Химия в хозяйстве

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 передвижении углеводов из

пластинки листа в другие части растения.

Медные удобрения также вносятся в небольших количествах. Растения

обеспечиваются медью, если ее содержание выше 0,4 мг на 1 кг сухой почвы. В

самих же растениях содержание меди составляет от 3 до 15 мг на 1 кг сухой

массы. Медь входит в состав некоторых окислительных ферментов и, значит,

принимает участие в окислительно-восстановительных процессах, она влияет на

углеводный обмен и образование хлорофилла. Без меди злаковые растения не

синтезируют белок, а значит, и не образуют зерна. Установлено, что кости

животных и человека содержат относительно много меди. Ее дефицит в

организме приводит к искривлению и ломкости костей.

Марганцевые удобрения обычно используют на черноземных и других

нейтральных или слабощелочных почвах. Их внесения в кислые подзолистые

почвы обычно не требуется. Марганец способствует усвоению растениями азота

и накоплению хлорофилла, а также синтезу аскорбиновой кислоты (витамина С).

Недостаток марганца в растениях проявляется в побурении и опадании листьев.

Молибдена в отличие от марганца мало в кислых почвах, но обычно

достаточно в нейтральных и слабощелочных. Установлено, что молибден

непременно входит в клубеньковые бактерии, связывающие в соединения

атмосферный азот. При недостатке молибдена в почве нарушается синтез в

растениях белковых веществ. Он способствует усвоению растениями азотного

удобрения — селитры.

Вероятно, важную роль в жизнедеятельности растений играет кобальт, но

пока об этом можно судить лишь на основании косвенных данных. В конце

прошлого века в некоторых районах Новой Зеландии, Австралии, Англии и

других стран была распространена болезнь скота — сухотка. Это заболевание

влекло за собой снижение содержания гемоглобина в крови животных, потерю

аппетита, сокращение удоев молока, прекращение прироста живой массы. Трудом

многих ученых было установлено, что сухотка связана с недостатком в

организме кобальта (акобальтоз), который, в свою очередь, связан с

недостатком его в почвах этих районов. Для устранения заболевания в корм

скоту стали добавлять кобальтсодержащие соли. В настоящее время

установлено, что организм животных и человека синтезирует витамин Biz,

недостаток которого приводит к злокачественному малокровию. Непременной

составной частью витамина В 12 является кобальт. Вероятно, недостаток

кобальта в почве приводит к недостатку его в растениях, а затем и в

организме животных, что сказывается на содержании в организме витамина Bia.

Хотелось бы еще раз отметить, что удобрения хороши при употреблении в

научно обоснованных количествах. Большой избыток любого удобрения не на

пользу растениям, а через них и человеку. Во всем должна быть мера. В

случае удобрений эту меру определяют химики-аналитики, проводящие

химический анализ почв. Уместно также напомнить старую поговорку, которая

гласит: «Нет плохих почв, а есть плохие хозяева».

Для выращивания урожая культурные растения необходимо защищать от

сорняков и болезней. Химические вещества, применяемые для уничтожения

растений (чаще всего сорных), называют гербицидами. Это слово происходит от

латинских герба — трава, растение и циде — убивать. В настоящее время

имеется большой ассортимент сложных органических соединений, обладающих

гербицидными свойствами. Старейшим же гербицидом была соль NaCl03. Она

относится к гербицидам сплошного действия, так как уничтожает все растения

подряд. Ее применяли для удаления травы с дорог и дорожек. Первым

гербицидом избирательного действия была серная кислота, которая широко

использовалась в некоторых странах еще перед второй мировой войной. При

разбрызгивании ее водного раствора на посевах злаковых культур она легко

стекала с узких листьев злаковых растений, имеющих воскоподобную

поверхность. В результате кислота не причиняла вреда этим культурным

растениям. Широколистные двудольные сорняки захватывали больше серной

кислоты, лучше удерживали ее и потому гибли. Таким образом, серная кислота

является гербицидом морфологической избирательности.

Специалисты считают, что свыше 80 % заболеваний культурных растений

обусловлено грибками. Химические средства борьбы с грибковыми и

бактериальными болезнями сельскохозяйственных растений называют фунгици-

дами (от лат. слова фунгус—гриб). Наиболее распространенные среди садоводов-

любителей фунгициды содержат соединения меди (II). Широко известна

бордосекая жидкость, являющаяся раствором, в состав которого входят медный

купорос CuS04 и гашеная известь Са(ОН)2. Она впервые была использована в

1885 г. для борьбы с мучнистой росой виноградных лоз. Не трудно догадаться,

что это произошло во Франции в окрестностях города Бордо. Несколько позже

было установлено, что раствор, состоящий из ЗСu(ОН)2*СиСl2, имеет

преимущества, так как обладает меньшей коррозионной активностью. Еще раньше

для борьбы с мучнисторосяными грибками растений начали использовать

измельченную серу. Это средство применяют и по сей день. Наряду с серой для

этой же цели используют отвар, получаемый ее кипячением с известью. Это

средство и в настоящее время считается довольно эффективным фунгицидом.

Однако соединения серы иногда плохо действуют на другие растения и прежде

всего на некоторые сорта яблонь и груш.

Растворимые соединения меди ядовиты для вредителей зеленых растений,

т. е. обладают фунгицидными свойствами. Медный купорос CuS04*5Н2О является

одним из наиболее эффективных препаратов контактного действия для борьбы с

болезнями плодовых деревьев, виноградников и других растений. Смесь медного

купороса (1 кг CuS04 • 5Н2О и 0,75 кг свежегашеной извести на 100 л воды)

называют бордосской жидкостью. Она представляет собой водную суспензию из

ЗСu(ОН)з, CuS04 и CaS04. Для образования стойкой суспензии молярное

соотношение СuО:СаО должно быть равно 1:0,75, а массовое 1:0,53. В связи с

частичным переходом во времени гашеной извести в карбонат кальция (в

результате поглощения СО2 из воздуха) массовое соотношение берут 1:0,75.

При смешении раствора медного купороса с раствором соды Na2CO3

образуется жидкость, которую издавна называют бургундской. Она является

суспензией основного карбоната меди (II) состава ЗСи(ОН)2*2СиСОз.

Бургундская жидкость имеет некоторое преимущество перед бордосской,

заключающееся в лучшей прилипаемости к растениям и отсутствием комков,

забивающих распылительные устройства.

Отметим также, что медный купорос используют для борьбы с чрезмерным

развитием водной растительности в водохранилищах.

Сухая смесь основного сульфата меди (II) 3Cu(OH)3 •CuS04 и основных

карбонатов меди (II) используется для протравливания семян и их опыления.

Ее получают смешиванием медного купороса и мела при 50—60 °С. Процесс ведут

до прекращения выделения пузырьков СО2. Для опыления используют порошок,

получающийся выпариванием раствора досуха. В промышленности этот препарат

обозначают буквами АБ.

Для борьбы с вредителями садов и слизнями используют сульфат железа

(III) Fe2(S04)2. Его применяют также для уничтожения мхов, лишайников и

грибных спор. Этот препарат действует на них уже при концентрации 0,14 %.

Однако по своим фунгицидным свойствам сульфат железа (III) примерно в 10

раз слабее, чем медный купорос.

В сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растений и с грызунами

широко используют соединения мышьяка. Из них наибольшее распространение

получил арсенат кальция Саз(Аs04)2. Издавна известен сложный препарат, в

состав которого входят медь (II) и мышьяк (III), называемый парижской или

швейнфуртской зеленью. Вначале получают раствор метаарсенита натрия:

Аs20з + Na2CO3 == 2NaAs02 + CO2

К нему добавляют уксусную кислоту до нейтрализации избытка соды:

Na2C03 + 2СНзСООН = 2CHaCOONa + СО2 + Н2О

К полученному таким образом горячему раствору добавляют медный

купорос. Парижская зелень осаждается из раствора в соответствии с

уравнением

6NaAs02 + 2CHaCOONa + 4CuS04 ==

3Cu (AsO2)2•Сu(СНзСОО)2 + 4Na2S04

Для протравливания корней рассады капусты против возбудителя килы

используют каломель . В настоящее время в качестве протравы семян злаковых

культур широко применяют ртутьорганические соединения общей формулы RHgX,

где R — алкил или арил и Х — остаток органической или минеральной кислоты

(например, C6H5HgOCOCH3). Нормы расхода ртутьсодержащих фунгицидов

небольшие — около 5 г ртути на 1 га. К сожалению, большинство ртутных

препаратов токсичны для человека, млекопитающих и птиц. Поэтому их

стремятся исключить из употребления. В настоящее время синтезировано

довольно много органических соединений с весьма ценными фунгицидными

свойствами.

Существуют химические вещества, стимулирующие кущение растений. Их

действие основано на подавлении роста верхушечных почек, в результате чего

рост растений направляется по боковым отросткам. В качестве таких

стимуляторов нашли применение органические спирты с прямой цепью — главным

образом октиловый и дециловый спирты.

Существуют химические соединения, при опрыскивании раствором которых

растений происходит усыхание листьев и их опадение. Такие соединения

называют дефолиантами (от лат. слова фолиум —лист). Дефолианты применяют

для предуборочного удаления листьев с растений для облегчения

механизированной уборки урожая (например, хлопчатника). Наиболее

распространенными дефолиантами являются хлорат магния М§(С10з)2 и цианамид

кальция CaCN2. Напомним, что при внесении в почву цианамид кальция играет

роль азотного удобрения.

Для борьбы с личинками малярийного комара применяют препарат «Армаль».

Его получают обработкой раствора мышьяковистой кислоты известью-пушонкой в

смеси с инертным наполнителем — тальком, глиной или мелом. К этой смеси

затем добавляют медный купорос и отфильтровывают в виде пасты. К

высушенному и размолотому препарату добавляют гидрофобное органическое

вещество (3 % асидол или древесное крезотовое масло). Последнее позволяет

зернам препарата удерживаться на поверхности воды и оказывать губительное

действие на личинки.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

. Краткая химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия,

1961—1967.

. Советский энциклопедический словарь.— М;: Сов. энциклопедия, 1983.

. Августиник А. И. Керамика. — Л.: Стройиздат, 1975.

. Андреев И. Н. Коррозия металлов и их защита. — Казань: Татарское

книжное изд-во, 1979.

. Бетехтин А. Г. Минералогия. — М.: Гос. изд-во геологической

литературы, 1950.

. Бутт Ю. М., Дудеров Г. Н., Матвеев М. А. Общая технология

силикатов. — М.: Госстройиздат, 1962.

. Быстрое Г. П. Технология спичечного производства. — М.—Л.:

Гослесбумиздат, 1961.

. Витт Н. Руководство к свечному производству. — Санкт-Петербург:

Типография департамента внешней торговли, 1851.

. Войтович В. А., Мокеева Л. Н. Биологическая коррозия. — М.:

Знание, 1980. № 10. С. 63.

. Войцеховская А. Л., Вольфензон И. И. Косметика сегодня. — М.:

Химия, 1988.

. Дудеров И. Г., Матвеева Г. М., Суханова В. Б. Общая технология

силикатов. — М.: Стройиздат, 1987.

. Козловский А. Л. Клеи и склеивание. — М.: Знание, 1976.

. Козмал Ф. Производство бумаги в теории и на практике. — М.:

Лесная промышленность, 1964.

. Кукушкин Ю. Н. Соединения высшего порядка. —Л.: Химия, 1991./

Страницы: 1, 2