Реферат Химия в сельском хозяйстве
Скачать 181.19 Kb.
|
ГОУ Гимназия №1505 «Московская городская педагогическая гимназия-лаборатория» Реферат Химия в сельском хозяйстве автор: ученик 9 класса «Б» Лебедев Владислав Руководитель: Давыдочкина С.В. Москва 2013-2014 Оглавление§1 Удобрения 4 §2 Калийные удобрения 6 §2.1 Характеристика калийных удобрений 7 §2.2 Распознавание калийных удобрений 8 §3 Азотные удобрения 8 §3.1 Характеристика аммонийных удобрений 8 §3.2 Характеристика нитратных удобрений (селитр) 10 §3.3 Эффективность использования растениями азотных удобрений 13 §3.4 Распознавание азотных удобрений 13 §4 Фосфорные удобрения 15 §4.1 Особенности простых фосфорных удобрений 15 §4.2 Особенности применения фосфорных удобрений 16 §4.3 «Идентификация фосфорных удобрений» 17 Введение Целью работы является классификация удобрений и подробная характеристика. В реферате будет рассказываться о свойствах и методах получения. Эта тема очень актуальна в нашем современном мире так как при стремительном увеличение численности населения, много людей погибает от голода. И для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур используются химические удобрения. При работе над рефератом поставлена цель сформулировать роль удобрений в жизни растений. Классифицировать удобрения. И дать каждому виду удобрений характеристику.
Впервые о минеральных удобрениях упоминалось в 1825 году, когда в Гамбург прибыли торговые корабли с чилийской селитрой. До этого, почву в основном подкармливали только навозом или компостом. Однако такое удобрение почвы было недостаточным, и в сельском хозяйстве начали применять известкование - вносили песчаный или глинистый мергель, которым почва быстро пресыщалась. Систематическое изучение растений и почвы началось только в конце XVIII века. Именно тогда впервые, благодаря голландскому ученому Юстосу Либиху, была выдвинута гипотеза о том, что расход питательных веществ нужно восполнять, добавляя в почву искусственные минеральные удобрения. Первое успешное испытание полученных минеральных веществ было в Англии. После этого агрохимия начала бурно развиваться, и в наше время появилась отдельная отрасль промышленности – производство минеральных удобрений. §1 Удобрения Удобрения - вещества повышающие урожайность растения. Их так же применяют для улучшения питания растений и улучшения качества почвы. Удобрения делятся на два типа: органические и минеральные. Я расскажу вам о минеральных удобрениях. Итак, начну наверное с истории использования минеральных удобрений. Впервые о минеральных удобрениях упоминалось в 1825 году, когда в Гамбург прибыли торговые корабли с чилийской селитрой. До этого, почву в основном подкармливали только навозом или компостом. Однако такое удобрение почвы было недостаточным, и в сельском хозяйстве начали применять известкование - вносили песчаный или глинистый мергель, которым почва быстро пресыщалась. Систематическое изучение растений и почвы началось только в конце VIII века. Именно тогда впервые, благодаря голландскому ученому Юстосу Либиху, было выдвинута гипотеза о том, что расход питательных веществ нужно восполнять, добавляя в почву искусственные минеральные удобрения. Первое успешное испытание полученных минеральных веществ было в Англии. После этого агрохимия начала бурно развиваться, и в наше время появилась отдельная отрасль промышленности – производство минеральных удобрений. В последствие выяснилось, что двадцать химических элементов являются необходимыми элементами питания растений (азот, бор, ванадий, водород, железо, йод, калий, кальций, кислород, кобальт, магний, марганец, медь, молибден, натрий, сера, углерод, фосфор, хлор, цинк). Двенадцать химических элементов являются условно необходимыми, то есть их поступление в организм растений необходимо в очень маленьких количествах, но эти химические элементы могут быть заменены другими, близкими по своей химической природе, элементами. (Алюминий, кадмий, кремний, литий, никель, свинец, серебро, стронций, селен, титан, фтор, хром). По содержанию и функциям в растении химические элементы подразделяются на макро-, микро- и ультрамикроэлементы. Макроэлементы-элементы, содержание которых в растении превышает 0,01%. (органогенные, а так же железо, калий, кальций, магний, сера и фосфор) Микроэлементы-элементы, содержание которых в растении составляет тысячные и стотысячные доли процента. Ультрамикроэлементы-элементы, содержание которых в растении меньше, чем стотысячная процента. В процессе жизнедеятельности растения поглощают из почвы и воздуха питательные элементы: углерод, водород, кислород, азот и другие. Установлено, что потребление углерода, водорода и кислорода не лимитировано, т.к. их содержание в окружающей среде в усвояемой для растений форме превышает потребности растений в них. Это присуще и для многих микроэлементов. Однако некоторые элементы (Калий, азот, фосфор и др.) выносятся из почвы в таких количествах, что она обедняется такими соединениями, что приводит к снижению плодородия почв. §2 Калийные удобрения §2.1 Характеристика калийных удобрений Рассмотрим наиболее применяемые калийные удобрения. Хлорид калия KCl хорошо растворимый в воде порошок, поэтому легко усваивается растениями. Его получают из сильвинита KCl+NaCl методом дробной кристаллизации, так как растворимость хлорида калия сильно увеличивается с повышением температуры, а у хлорида натрия она практически неизменна. Хлорид калия как удобрение получают в результате однократной кристаллизации; для повышения чистоты KCl проводят многократную дробную кристаллизацию. Это физиологически кислое удобрение (содержит катион калия, поглощаемый ППК; в почвенный раствор выделяются катионы водорода). Хлорид калия следует применять при совместном известковании для нейтрализации возможного подкисления почвенного раствора. Представляет собой белое или сероватое вещество. Легко слеживается, поэтому для улучшения технологических свойств хлорид калия гранулируют. Используют как основное удобрение, так и в качестве подкормок в виде растворов. Недостатком хлорида калия является наличие в его составе хлорид- ионов, избыток которых может вызвать засоление почв. В ряде случаев как калийное удобрение используют сильвинит, но это может привести к засолению почв. Поташ (карбонат калия) K2CO3 хорошо растворим. Щелочное удобрение, ценное для кислых почв. Содержится в золе подсолнечника; это позволяет утилизировать отмершие стебли подсолнечника как удобрение. Содержится он и в печной золе при сжигании дров и соломы. Сульфат калия К2SO4 как удобрение в чистом виде не применяют из-за дороговизны. Его используют в смеси с сульфатом или хлоридом магния. Это удобрение получают в результате взаимодействия хлорида калия с сульфатом магния. Смесь хлорида магния и сульфата калия применяется как сульфат калия. Это белый или желтоватый кристаллический порошок, хорошо растворяется в воде. Постоянная влажность 1,2%; содержит 46-50% K2O, практически не слеживается. Транспортируется в мешках или без тары. Каинит – природный минерал KCl*MgSO4*6H2O. Это сложное удобрение, содержащее два питательных элемента (калий и магний). Цементная пыль – отход цементной промышленности, содержащий до 15% K2O. Калий в этом удобрении содержится в форме карбонатов, сульфата и силиката. Выпускается в виде гранул. Применяется под культуры, отрицательно реагирующие на хлорид-ионы. В качестве калийных удобрений можно использовать калийную или индийскую селитру KNO3. Это сложное калийно-азотное удобрение, но из-за дороговизны его как удобрение используют редко. Имеются и другие калийные удобрения. §2.2 Распознавание калийных удобрений При распознавании калийных удобрений учитывают их растворимость. Наличие калия устанавливают по окрашиванию пламени в фиолетовый цвет, что видно через синее стекло. Этому могут мешать ионы натрия (окрашивают пламя в желтый цвет). Вид калийного удобрения определяют по аниону:
Na2CO3 + 2HCl=2NaCl+H 2 O+CO2 2Na+ + CO3 2- + 2H+ + 2Cl- =2Na+ + 2Cl- +H2O+CO2
NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3 Na+ + Cl- + Ag+ + NO3- = AgCl + Na+ + NO3-
BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaCl Ba2+ + 2Cl- + 2 Na+ + SO42- = BaSO4 + 2Na+ + 2Cl- §3 Азотные удобрения Азотными называются удобрения, содержащие в качестве питательного элемента азот. Эти удобрения содержат азот в аммонийной (аммиачной) NH4+, нитратной NO3- или в той и другой формах, а также в амидной NH2+ форме. Азот может входить в состав смешанных, сложных и комплексных удобрений. §3.1 Характеристика аммонийных удобрений Аммиак NH3 – применяют водные растворы, реже сниженный аммиак. Жидкое удобрение, его распрыскивают в дождевальных установках. Применяют как подкормку в период активной вегетации растений. Недостатком этого удобрения является токсичность аммиака в больших количествах. Удобрения получают растворением аммиака в воде. Сжиженный аммиак мало технологичен: он в первые моменты может оказывать вредное воздействие на людей, и на растения. Аммиак растворяется в почвенном растворе с образованием катиона аммония NH4+. Распознают аммиак или по запаху, или по посинению влажной красной лакмусовой бумажки. NH3 + HCl = NH4Cl Сульфат аммония (NH4)2SO4 – белое или сероватое, хорошо растворимое в воде вещество. Получают поглощением аммиака серной кислотой: 2NH3 +H2SO4 = (NH4)2SO4 Этот процесс экономически невыгоден, если применять синтетический аммиак. Поэтому используют отходящие газы, жидкую фазу продуктов коксохимии и др. Сульфат аммония получают из мирабилита (десятиводного сульфата аммония (NH4)2SO4) действием на его водный раствор аммиаком и углекислым газом: 2NH3 + Nа2SO4 * 10H2O + 2CO2 = 2NaHCO3 + 8H2O + (NH4)2SO4 Это удобрение не слеживается, не гигроскопично, хорошо рассеивается туковой сеялкой. Хорошая растворимость как позитивна (хорошо усваивается растением), так и негативна (легко вымывается, поэтому может загрязнять природные воды). Ценность сульфата аммония состоит в том, что он содержит серу, необходимую растениям. В сульфате аммония, полученном на основе отходов коксохимического производства, содержатся примеси фенола, что резко снижает потребительские качества этого удобрения, так как фенол – ядовитое, экологически вредное вещество, особенно на бедных гумусом почвах. Сульфат аммония-натрия NaNH4SO4 – порошок желтоватого цвета, кристаллический, хорошо растворимый. Отход производства капролактама. Содержит примеси органических веществ (до 2,5%). Эффективен для сахарной свеклы, которая отзывчива на натрий в составе удобрения. Хлорид аммония NH4Cl (нашатырь) – отход производства соды аммиачным способом. Физиологически кислое удобрение. Наличие хлора в его составе является причиной того, что он не применим для культур, отрицательно относящихся к избытку хлора. Хлорид аммония вносят осенью. Это обеспечивает вымывание хлорид-ионов, а катионы аммония усваиваются ППК. Гидрокарбонат аммония NH4HCO3 – ценное аммонийное удобрение. Получают из аммиака, углекислого газа и воды: NH3 + H2O + CO2 = NH4HCO3 Высокоэффективное удобрение, содержит до 17% азота. Хорошо растворим и легко усвояем растениями. Вносят в почву весной и сразу заделывают в почву. Возможны потери при хранении за счет гидролиза. NH4HCO3 = NH4+ + H+ + CO32- Аммофос NH4H2PO4 – эквимолекулярная смесь гидро- и дигидрофосфатов аммония. Белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде. Сложное азотно §3.2 Характеристика нитратных удобрений (селитр) Соли азотной кислоты, применяемые в качестве удобрений, называются селитрами. Рассмотрим некоторые из них. Натриевая (чилийская) селитра (нитрат натрия) NaNo3 содержит до 16% азота и 26% натрия. Образует месторождения в Чили (отсюда произошло такое название). В промышленности получают при щелочной адсорбции нитрозных газов в присутствии кислорода. Адсорбентом является водный раствор соды: NO2 + NO + Na2CO3 + O2 = 2NaNO3 + CO2 Белый или серый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде, гигроскопичный. При правильном хранении практически не слеживается. Удобен для внесения в почву. Применяется для весеннего внесения, так как нитрат-ион не поглощается ППК и может вымываться. Кальциевая (шведская) селитра (нитрат кальция) Ca(NO3)2 содержит до 15% азота. Желтоватое вещество в виде пластинок, сильно гигроскопичное, способное образовывать четырехводный кристаллогидрат. Хранить на воздухе нельзя. Получают взаимодействием извести или карбоната кальция с азотной кислотой или поглощением нитрозных газов водной суспензией гашеной извести. CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O. Кальциевая и натриевая селитры относятся к физиологически щелочным удобрениям, так как анионы усваиваются сильнее, чем катионы. Кальциевая селитра эффективна на дерново-подзолистых почвах, так как содержит кальций. Аммиачная селитра (нитрат аммония) NH4NO3 ценное концентрированное азотное удобрение, содержащее азот в аммонийной и нитратных формах. В ней содержится 35% азота (самый высокий процент по сравнению с другими азотными удобрениями, кроме мочевины). Хорошо растворима в воде; легко слеживается, поэтому требует гранулирования. Получают действием аммиака на азотную кислоту: HNO3 + NH3 = NH4NO3 Физиологически нейтральное удобрение (усваивается и катион, и анион). Вносится в почву весной. §3.2 Характеристика амидных удобрений Ряд азотных удобрений относятся к амидным соединениям. Рассмотрим некоторые из них. Мочевина (карбамид) СO(NH2)2 белое кристаллическое, хорошо растворимое вещество. Синтетическая мочевина содержит до 46% азота. При невысоких температурах малогигроскопична, при повышении температуры гигроскопичность возрастает. Слеживается, поэтому требует грануляции. При гранулировании при высокой температуре способна превращаться в биурет (С2H5N3О2 который при концентрации более 3% по массе ядовит для растений (это необходимо учитывать при грануляции). Биурет в почве в течение 10-15 дней легко разлагается. Мочевина подвергается превращениям с образованием гидрокарбоната аммония, который является ценным аммонийным удобрением: CO(NH2)2 + 2H2O = NH4HCO3 +NH3 Поэтому мочевину следует вносить в почву заблаговременно (за 1-2 месяца до посева). В промышленности ее получают при взаимодействии углекислого газа и аммиака: CO2 +2NH3 = CO(NH2)2 + H2O Мочевина входит в состав разных компостов, так как является продуктом жизнедеятельности животных, включая человека. Ее используют как допосевное удобрение, так и в качестве подкормки. Она не вызывает ожогов корневых систем растений даже при концентрации до 1% в почвенном растворе. Цианамид кальция CaCN2 содержит до 22% азота. Порошок темно серого или черного цвета, малорастворим. Попадая в дыхательные пути, вызывает раздражение, поэтому требует осторожного обращения. В почве цианамид разлагается водой, превращаясь в цианамид водорода H2CN2, который не стоек и превращается в мочевину. Поэтому оно эффективно на кислых дерновоподзолистых почвах. Вносить это удобрение необходимо заблаговременно. Рассмотренные азотные удобрения (кроме цианамида кальция) являются легко растворимыми быстродействующими удобрениями. Их общим недостатком является вымываемость и накапливаемость в организмах растений. Последнее для растений не представляет вреда, однако для человека и теплокровных животных полученная продукция является экологически недоброкачественной вследствие ядовитости свободных нитратов: они подвергаются различным превращениям, в результате которых в организме образуются токсины. В настоящее время разработаны и внедряются в практику медленнодействующие азотные удобрения, сохраняющие в почве питательную ценность длительное время. Их получают реакцией конденсации мочевины с альдегидами (муравьиным, уксусным, кротоновым). В результате этих реакций образуются мочевино-формальдегические удобрения (МФУ) и др. Они нерастворимы и содержат до 40% азота. Действие этих удобрений на урожай проявляется через год после внесения. Основной их недостаток-дороговизна по сравнению с традиционными удобрениями. §3.3 Эффективность использования растениями азотных удобрений Установлено, что растения усваивают внесённые азотные удобрения не полностью, так как их часть безвозвратно теряется. Потери внесенного азота происходят по следующим причинам.
§3.4 Распознавание азотных удобрений
NH4+ + OH- = NH3 + H2O
2KNO3+H2SO4=K2SO4+2HNO3 4HNO3+Cu=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O
Катионы в нитратах устанавливают с помощью соответствующих качественных реакций; то же относится и к анионам кислотных остатков для солей аммония. §4 Фосфорные удобрения Фосфорными называют удобрения, содержащие питательный элемент фосфор. Фосфор входит в состав простых, комплексных, смешанных и других видов удобрений. §4.1 Особенности простых фосфорных удобрений Простые фосфорные удобрения подразделяют на растворимые, малорастворимые и нерастворимые фосфаты. В качестве удобрений применяют соли кальция и реже магния. Получают простые фосфорные удобрения из апатитов и фосфоритов. Рассмотрим некоторые простые фосфорные удобрения. Простой суперфосфат – смесь 1 моль дигидрофосфата и 2 моль сульфата кальция; не указана вода. Его получают при взаимодействии фосфорита (апатита) и концентрированной серной кислоты в молярных соотношениях 1:2. Са3 (РО4)2 + 2H2SO4 = Са(H2PO4)2 + 2CaSO4. При получении его из фосфорита необходимо обеспечить исключение попадания в окружающую среду газов HF, HCl, которые токсичны для живого вещества. Простой суперфосфат-серовато белое вещество, мало растворимое в воде (из-за наличия в нем сульфата кальция), применяется в гранулированном виде; обладает эффектом гипсования, поэтому способствует химической мелиорации почв; недостаток – относительно малое содержание питательного элемента, что удорожает транспортировку. Эффективен на почвах, требующих гипсования. Двойной суперфосфат – состоит преимущественно из дигидрофосфата кальция Ca(H2PO4)2. Двойным называется потому, что его, в отличие от простого суперфосфата, получают в две стадии, при этом содержание фосфора в нем в два раза больше, чем в простом суперфосфате. Фосфорную кислоту отделяют и проводят реакцию с фосфоритом. Двойной суперфосфат (после аммофоса) – наиболее ценное фосфорное удобрение, применяемое на любых почвах. Недостаток – большая дороговизна по сравнению с простым суперфосфатом. Экономичен при перевозках. По виду напоминает простой суперфосфат, но более растворим, чем последний. Преципитат CaHPO4 * 2H2O – двуводный гидрофосфат кальция; получают реакцией между гашеной известью и фосфорной кислотой в молярных отношениях 1:1. H3PO4 + Ca(OH)2 = CaHPO4*2H2O Его можно получать и при взаимодействии с карбонатом кальция (известняком или мелом). H3PO4 + CaCO3 + H2O = CaHPO4*2H2O + CO2↑ Сероватое вещество, малорастворимое в воде, применяется как основное удобрение на любых почвах, более эффективен на кислых почвах. Фосфоритная мука состоит в основном из фосфата кальция Ca3(PO4)2. Представляет собой только измельченный природный фосфорит. Нерастворимое вещество; используют только на кислых почвах. Костная мука состоит главным образом из фосфата кальция. Получается измельчением жженых костей; применяется аналогично фосфоритной муки. Томасшлак – измельченный отход производства стали конверторным методом, содержит фосфат кальция; применяется так же, как и фосфоритная мука. §4.2 Особенности применения фосфорных удобрений Ионы, содержащие фосфор, образуют с многозарядными катионами малорастворимые или практически нерастворимые вещества. Это приводит к переводу фосфора в состояние неусвояемой растениями форме, что снижает эффективность фосфорных удобрений. Поэтому при внесении данных удобрений необходимо интенсивно перемешивать их с почвой, что способствует переходу фосфоросодержащих ионов в состав ППК, т. е. в форму, усвояемую растениями. Важным агротехническим мероприятием является внесение фосфорных удобрений в ранний период вегетации, когда они особенно необходимы растениям. Это способствует нормальному развитию. Недостаток соединений фосфора в этот период вызывает фосфорное голодание, приводящее к резкому снижению урожая. Более позднее внесение будет практически неэффективным. Установлено, что эффективность фосфорных удобрений повышается при наличии в почве оптимального количества азота и калия. Выявлено, что многолетнее внесение фосфорных удобрений в данную почву приводит к накоплению фосфорных соединений, и после десятилетий внесения таких удобрений можно несколько лет не вносить их и это не скажется на плодородии этих почв. §4.3 «Идентификация фосфорных удобрений»
Для удобрений можно использовать реакцию. Удобрение смешивают с водой, отфильтровывают и к вытяжке добавляют раствор карбоната натрия: выпадение белого осадка свидетельствует о наличии ионов кальция; если реакция дополнительно сопровождается выделением газа, то это свидетельствует о наличии ионов магния. Выводы
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Реферат Химия в сельском хозяйстве И для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур люди используют всяческие химические удобрения. При работе над рефератом... |  | Программа вступительных испытаний в аспирантуру подготовлена в соответствии... Программа предназначена для подготовки к вступительным испытаниям в аспирантуру по направлению подготовки 35. 06. 04 Технологии,... |
| Рабочей программы дисциплины химия в сельском хозяйстве направление... ... | | Квадрокоптер в сельском хозяйстве (оценка возможностей применения) Название работы: Квадрокоптер в сельском хозяйстве (оценка возможностей применения) |
| Учебно-методический комплекс дисциплины Учебная дисциплина предназначена для освоения одной из важнейших отраслей – экологии, применение знаний, сельском хозяйстве, биотехнологии,... | | Учебно-методическое пособие по курсовому проектированию для студентов... ... |
| Элективный курс Тема: «Химия в сельском хозяйстве» Сочетая изучение теории с выполнением лабораторных опытов, учащиеся используют и совершенствуют познания в агрохимии при постановке... | | Направление 35. 06. 04 Технологии, средства механизации и энергетические... Направление 35. 06. 04 Технологии, средства механизации и энергетические оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве |
| Программный комплекс для анализа больших данных и его применение в сельском хозяйстве | | Темы рефератов по курсу дисциплины Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине |
| Рекомендуемый перечень тем рефератов по химии Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине | | Вода жизненно необходима. Она нужна везде в быту, сельском хозяйстве... Вода жизненно необходима. Она нужна везде – в быту, сельском хозяйстве и промышленности. Вода необходима организму в большей степени,... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине договорные отношения в... | | 1. Общая ситуация в сельском хозяйстве России «Вестник Московского Университета, серия 6 "Экономика", №4», июль-август, 2006, д э н. С. В. Киселев, к э н. Р. А. Ромашкин |
| Высшего профессионального образования Программа разработана в соответствии с фгос впо по направлению подготовки 110800 «Электротехнологии и электрооборудование в сельском... | | Примерная программа наименование дисциплины «Ветеринарная радиобиология» Ознакомить студентов с основами и методами радиоизотопных исследований и радиационной биотехнологии в сельском хозяйстве |
