Химия в хозяйстве
альция. Эти же химические превращения
происходят при внесении костяной муки в кислые почвы.
Химическая сущность производства наиболее дешевого фосфорного
удобрения — суперфосфата — сводится к обработке фторапатита серной
кислотой:
2Ca5F(РO4)3 + 7H2S04 + ЗН2О == ЗСа(Н2Р04)2 • H2O + 7CaS04 + 2HF
Недостатком суперфосфата является низкое содержание в нем фосфора.
Сульфат кальция (гипс) можно рассматривать лишь как транспортный балласт.
Правда, для подзолистых и супесчаных почв, в которых содержится мало серы,
сульфат кальция оказывается полезным для некоторых растений, потребляющих
много серы — бобовые, крестоцветные и др. Однако для большинства растений
гипс практически бесполезен.
Для получения удобрения с более высоким содержанием фосфора проводят
процесс в две стадии. Вначале получают фосфорную кислоту:
Получающуюся фосфорную кислоту отделяют от гипса и действуют ею на
новую порцию сырья:
Ca5F(РO4)3 + H3РO4 + 5H2O = 5Ca5(H3РO4)2 *H2O + HF
Образующийся продукт называют двойным суперфосфатом потому, что в
отличие -от простого суперфосфата он содержит примерно вдвое больше
питательного вещества. Для устранения слеживаемости и обеспечения хорошей
рассеиваемости суперфосфат гранулируют.
Еще одно фосфорное удобрение производят нейтрализацией фосфорной
кислоты известковым молоком (суспензией гашеной извести):
Hз Р04+Са(ОН)2 = СаНР04.2Н2О
Полученный таким образом продукт называют преципитатом. Он обладает
При большом содержании карбонатов, т. е. при низкой кислотности почв,
превращение может пойти дальше:
Са(Н2РO4)2+2СаСОз = Саз(Р04)2 + 2С02+2Н20
В результате вновь получается малорастворимый фосфат кальция
Саз(Р04)2, который малодоступен для питания растений.
Таким образом, для эффективного использования удобрений нужно знать и
регулировать кислотность почв. Наличие в почве в больших количествах
соединений железа (III) и алюминия (III) также снижает эффективность
фосфорных удобрений, так как данные ионы образуют с фосфатными ионами
малорастворимые соли.
Калийные удобрения. Человек давно заметил, что внесение в почву золы
приводит к увеличению урожайности. О том, что ее активным началом является
карбонат калия — поташ, стало ясно гораздо позже. До разработки
промышленных способов производства соды поташ играл исключительно важную
роль в различных производствах:
стекольном, текстильном, мыловаренном и др. Его получали сжиганием
древесины, обработкой водой золы с последующим выпариванием водного
раствора. Из золы сожженного 1м3 вяза получали 0,76 кг поташа, ивы— 0,63,
липы — 0,50 кг. В России лес бездумно сжигали на поташ до середины XIX в.
Содержание калия в золе от сгоревших растений обычно очень высокое: в золе
соломы злаков от 9 до 22 %, гречишной соломы — 25— 35, стеблей
подсолнечника 36—40, торфа 0,5—4,7 %. Само слово «поташ» произошло от
древнего нем. «пот» — горшок и «аш» — зола, так как щелок, получающийся при
обработке золы водой, выпаривался в горшках.
В организме растений калий регулирует процесс дыхания, способствует
усвоению азота и повышает накопление белков и Сахаров в растениях. Для
зерновых культур калий увеличивает прочность соломы, а у льна и конопли
повышает прочность волокна. Калий повышает стойкость озимых хлебов к
морозам и к перезимовке и овощных культур к ранним осенним заморозкам.
Недостаток калия у растений проявляется на листьях. Их края приобретают
желтую и темно-коричневую окраску с красными крапинками.
Больше всего калийных удобрений требуется для картофеля, сахарной
свеклы и других клубне- и корнеплодов, а также подсолнечника, бобовых
культур, гречихи. Зерновые хлеба характеризуются средней потребностью в
калии. Из почв с низким содержанием калия отличаются торфянистые,
супесчаные и пойменные. Ионы калия хорошо поглощаются и удерживаются
почвами и потому он в почве малоподвижен. Поскольку калийные удобрения
всегда содержат соединения магния, которые, как правило, весьма
гигроскопичны, то они легко отсыревают и хранить их нужно в сухом складе.
Калийные удобрения обычно применяют в сочетании с азотными и
фосфорными. Естественно, что в таких случаях было бы нерационально вносить
отдельно каждое из них. Это потребовало бы больших трудовых затрат. Поэтому
часто механически или химически готовят смеси различных удобрений.
Смешанные в определенных пропорциях различные удобрения называют туками.
При подборе смесей не должно быть потерь питательных веществ и перехода
удобрений в малоусвояемую форму, что может быть вызвано химическим
взаимодействием компонентов. Так, нельзя добавлять к аммонийным удобрениям
удобрения щелочного характера, например поташ. Поэтому к приготовлению
многокомпонентных удобрений должны привлекаться химики.
Другие макроэлементы, входящие в питательные вещества. Как уже было
отмечено, почвы быстрее всего истощаются азотом, фосфором и калием. Кроме
них растениям необходимы в довольно больших количествах и другие химические
элементы: кальций, магний, сера, железо. Их содержание в почвах часто
близко к потребностям растений и их вынос с товарной продукцией
относительно невысок.
Ионы кальция в растениях входят в плазму клеток и играют в ней
активную роль. Они необходимы для развития корневой системы, в частности
корневых волосков. В растениях кальций накапливается в основном в листьях и
товарной части урожая. Поэтому кальций в значительной мере возвращается в
почву в процессе естественного круговорота. Извне кальций обычно вносится в
почву при ее известковании.
Известно, что процесс фотосинтеза протекает с участием хлорофилла,
непременной составной частью которого являются ионы магния. Магний
оказывает большое влияние на образование углеводов в растениях и,
следовательно, на плодообразование. Недостаток магния в почвах выражается в
появлении на листьях «мраморовидности» — белесой пятнистости, в их
скручивании и по-желтении. Это начинается с краев нижних листьев. Листья
при недостатке магния становятся хрупкими. При недостатке магния
замедляется рост и вегетация растений, а при большом его дефиците в почве —
растение вовсе не вступает в фазу плодоношения.
Поскольку сырье для калийных удобрений обычно содержит много магния,
то последний переходит в эти удобрения и с ними вносится в почву. Минералы,
в состав которых входит магний, весьма распространены в природе. Один из
них — доломит MgC03-CaC03, измельченный в виде муки, применяют в качестве
магниевого удобрения. Одновременно он проявляет и другую функцию — как
средство известкования почвы.
Наибольшая потребность в магнии характерна для табака, свеклы,
картофеля, зерновых и зернобобовых культур и бобовых трав. Большой
чувствительностью к недостатку магния отличаются просо, чумиза, кукуруза,
конопля, сорго. Задержка развития растений наступает в том случае, если
содержание магния в почве падает до 1—2 мг на 100 г почвы.
Магний необходим и организму человека. Врачи считают, что одной из
причин спазм кровеносных сосудов является недостаток магния. Они
установили, что внутривенные и внутримышечные вливания растворов солей
магния снимают спазмы и судороги. В организм человека магний поступает с
овощами и фруктами. В заметных количествах он содержится в капусте,
картофеле и помидорах, но особенно богаты им абрикосы и персики.
Сера входит в некоторые аминокислоты, которые, в свою очередь, входят
в состав растительных белков. Считают, что растениями усваивается только
сульфатная сера и этому процессу способствуют серобактерии. Около 75 %
серы, находящейся в растении, входит в нетоварную часть урожая.
Весьма распространенное заболевание растений — хлороз — связано с
недостатком железа. Оно проявляется в пожелтении листьев из-за их
неспособности синтезировать хлорофилл. Недостаток в растениях железа
приводит также к разрушению биологически активного вещества ауксина,
необходимого для корнеобразования и общего роста. Общая потребность
растений в железе довольно низкая. В среднем с 1 га с урожаем зерновых
культур выносится около 1,5 кг железа. Поэтому соединения железа можно было
бы отнести к числу микроудобрений. Конечно, граница между микроудобрениями
и макроудобрениями весьма условна.
Микроудобрения. Микроудобрениями называют питательные вещества,
которые содержат химические элементы, потребляемые растениями в очень малых
количествах. В настоящее время выявлена биологическая роль в жизни
растительных и животных организмов бора, меди, марганца, молибдена и др.
Удобрения, содержащие эти микроэлементы, получили соответствующие названия.
Борные удобрения вносят в небольших количествах, но они совершенно
необходимы. При борном голодании отдельные растения ведут себя по-разному.
Например, сахарная свекла загнивает в верхней части корнеплода еще в поле,
лен поражается бактериозом и почти не образует семян, а его волокно
становится коротким и ослабленным, бобовые растения дают мало семян, а у
яблонь и груш происходит «опробкование» внутри плодов.
У растений бор содержится больше всего в пыльце.
Он участвует в кислородном питании тканей и пере
| |  скачать работу |
Химия в хозяйстве |
