Хімія. Рівень стандарту. 11 клас. Попель

§ 30. Мінеральні добрива. Кислотність ґрунтів

Матеріал параграфа допоможе вам:

  • отримати інформацію про елементи, яких потребують рослини;
  • з’ясувати, які речовини можуть слугувати добривами;
  • сформувати уявлення про види добрив;
  • дізнатися про кислі, нейтральні та лужні ґрунти.

Хімічні елементи для рослин. Давно помічено, що рослини краще розвиваються і дають більші врожаї, якщо у ґрунт вносити гній, пташиний послід. Учені з’ясували, що рослинам для повноцінного розвитку необхідні певні елементи.

У найбільших кількостях рослини засвоюють Карбон, Оксиген, Гідроген, Нітроген, Фосфор і Калій. Ці елементи названо макроелементами. Вуглекислий газ, наявний у повітрі, «постачає» рослині Карбон і Оксиген, а вода — Оксиген і Гідроген. Нітроген, Фосфор і Калій рослина вбирає із ґрунтового розчину, де містяться йони NO-3, NH+4, НРО2-4 , Н2РО-4, К+ (мал. 87). За участю атомів і йонів макроелементів у рослині утворюються вуглеводи, білки, жири, амінокислоти, вітаміни, інші сполуки.

Мал. 87. Живлення рослини

Магній, Бор, Манган, Ферум, Купрум, Цинк, Кобальт та деякі інші елементи також необхідні рослинам, але у значно меншій кількості; це — мікроелементи.

Добрива. Ґрунти, на яких вирощують сільськогосподарські культури, поступово збіднюються на елементи, потрібні рослинам. Крім того, вода вимиває із ґрунту розчинні сполуки Нітрогену, Фосфору, Калію. Ці втрати компенсують внесенням добрив.

Добрива — речовини, які вносять у ґрунт для покращення розвитку рослин.

Розрізняють мінеральні та органічні добрива. Основою мінеральних добрив є неорганічні сполуки, серед яких переважають солі. До органічних добрив належать гній, пташиний послід, торф, перегній (залишки після гниття і розкладу рослин).

Мінеральні добрива почали свідомо використовувати у XIX ст. Тоді виникла нова наука — агрохімія1. Предметом її досліджень стали хімічні та біохімічні процеси у ґрунтах і рослинах. Найвагоміший внесок у становлення агрохімії зробив німецький хімік Ю. Лібіх.

1 Назва походить від грецького слова agros — поле.

Добривом не може бути будь-яка речовина, що містить необхідний для рослини елемент. Вона має відповідати певним вимогам. Серед них — достатня розчинність у воді й нетоксичність.

Юстус Лібіх (1803—1873)

Видатний німецький хімік, член академій наук багатьох країн. Основні дослідження здійснив у галузі органічної хімії. Виділив багато органічних сполук, уперше добув хлороформ, оцтовий альдегід, відкрив молочну та деякі інші органічні кислоти. Досліджував галогени, каталітичні властивості деяких металів, розробив першу теорію каталізу. Вивчав хімію фізіологічних процесів. Висунув хімічну теорію бродіння та гниття, теорію мінерального живлення рослин (1840). Один із засновників агрохімії. Сприяв упровадженню мінеральних добрив у землеробство.

Чи можна використовувати нітратну кислоту як добриво? Чому?

Промисловість виробляє різні мінеральні добрива (мал. 88). Їх поділяють на азотні, фосфорні, калійні та комбіновані (містять кілька потрібних рослинам елементів). Відомості про поширені добрива зібрано в таблиці 10.

Мал. 88. Мінеральні добрива: а — вапняно-аміачна селітра; б — комбіноване добриво; в — простий суперфосфат; г — пакет із нітроамофоскою

Існують певні норми внесення добрив. Вони залежать від виду рослини, складу і властивостей ґрунту, інших чинників. Для азотних добрив така норма становить від 30 до 100 кг Нітрогену на 1 га поля.

Таблиця 10

Мінеральні добрива

1 Назва походить від латинського слова praecipitatio — скидання або англійського precipitation — осадження.

Надлишок добрива не збільшує врожай, а накопичується в рослинах, потрапляє в питну воду і може зашкодити здоров’ю людей. Ранні овочі, вирощені в парниках, рекомендують уживати в помірній кількості. Вони містять більше залишків добрив (насамперед нітратів), ніж овочі, що росли в полі. (Ґрунт у парнику швидко виснажується й тому потребує більшої кількості добрив.)

Добрива вносять, як правило, навесні, а малорозчинні (наприклад, преципітат) — здебільшого восени.

Набувають популярності добрива пролонгованої дії. Вони постачають поживні елементи у грунт протягом тривалого часу. Під час виробництва таких добрив на їхні тверді часточки наносять тонку полімерну плівку. Крізь неї йони добрива дуже повільно надходять у ґрунтовий розчин.

Щорічний обсяг світового виробництва мінеральних добрив сягає сотень млн т. Лідерами з їх виробництва в Україні є підприємства Ostchem, «Одеський припортовий завод», «Дніпроазот», «Сумихімпром».

Кислотність ґрунтів. Ґрунт — верхній родючий шар земної поверхні. Його товщина може становити від 15—20 см до 2 м і більше. Це — органо-мінеральний продукт діяльності живих організмів за участю води, повітря, теплової енергії та сонячного світла. Ґрунти є сумішшю твердих речовин, рідин (розчинів) і газів.

Глина, пісок, вапняк, деякі інші неорганічні сполуки становлять мінеральну основу ґрунтів. Головним органічним компонентом ґрунту є гумус — суміш багатьох органічних речовин (зокрема, гумінових кислот), що утворилися при розкладанні тваринних і рослинних залишків за участю мікроорганізмів.

Ґрунтові розчини можуть мати різні значення водневого показника pH (табл. 11). Ґрунти, які містять істотні кількості карбонатів, мають pH > 7, а глинисті та багаті на гумус — pH < 7.

Таблиця 11

Класифікація ґрунтів за кислотністю

Ґрунт

Значення pH

Сильнокислий

< 5,4

Кислий

5,4—5,7

Слабкокислий

5,8—6,2

Нейтральний

6,3—7,3

Лужний

> 7,3

Кислотність ґрунту можна оцінити, провівши простий експеримент. До 1—2 г ґрунту додають 5—10 мл води, суміш перемішують протягом кількох хвилин і відділяють розчин від твердих речовин фільтруванням. Після цього розчин випробовують універсальним індикаторним папірцем і порівнюють його забарвлення зі шкалою pH на упаковці індикатора.

Цікаво знати

За переважанням певних диких рослин на ділянці можна визначити тип ґрунту за кислотністю.

Кислотність ґрунту дуже важлива для рослин. Одні рослини краще розвиваються на кислих ґрунтах, інші — на нейтральних або лужних. Це враховують агрономи, плануючи вирощування різних сільськогосподарських культур.

Для того щоб позбутися надлишкової кислотності ґрунтів, у них вносять вапняк (природний кальцій карбонат) або гашене вапно (кальцій гідроксид). Ці сполуки нейтралізують кислоти, що містяться в ґрунті; продуктами відповідних реакцій є солі. На присадибних ділянках з цією метою використовують рослинний попіл (він містить калій карбонат).

Добриво з назвою «фосфоритне борошно» (це — ретельно подрібнений мінерал фосфорит) майже не розчиняється у воді. Його використовують на кислих грунтах. Ґрунтові кислоти поступово перетворюють нерозчинну середню сіль Са3(РО4)2 на кислі солі — малорозчинну СаНРО4 і розчинну Са(Н2РО4)2, аніони яких надходять до рослин.

ВИСНОВКИ

Елементи, необхідні рослинам у найбільшій кількості, називають макроелементами. Це Карбон, Оксиген, Гідроген, Нітроген, Фосфор і Калій. Хімічні та біохімічні процеси в ґрунтах і рослинах вивчає наука агрохімія.

Добрива — речовини, які вносять у ґрунт для покращення розвитку рослин. Добривом може слугувати речовина, що містить поживний елемент, достатньо розчинна й нетоксична.

Мінеральні добрива є неорганічними сполуками або їх сумішами. Промисловість випускає азотні, фосфорні, калійні та комбіновані добрива.

Добрива вносять у ґрунт із дотриманням певних норм.

Ґрунти бувають кислими, нейтральними, лужними. Кислотність ґрунтів впливає на розвиток рослин.

  • 239. Виберіть правильні відповіді.

Добривом можуть слугувати:

а) нітроген(ІV) оксид;

б) кальцій нітрат;

в) натрій гідрогенортофосфат;

г) калій гідрогенкарбонат;

ґ) калій оксид.

  • 240. У двох склянках без етикеток містяться амофос і преципітат. Як би ви розпізнали добрива за фізичними властивостями?
  • 241. Напишіть рівняння реакцій амоніаку з кислотою, продуктами яких є складники амофосу — амоній гідрогенортофосфат і амоній дигідрогенортофосфат.
  • 242. За матеріалами з інтернету підготуйте повідомлення про використання добрив для кімнатних рослин.
  • 243. Чи зміниться кислотність ґрунту, якщо в нього внести:

а) поташ К2СO3;

б) калійну селітру;

в) амоній сульфат?

Якщо зміниться, то як саме? Збільшиться чи зменшиться pH ґрунтового розчину? Дайте пояснення.

  • 244. У якій речовині — аміачній селітрі чи сечовині — масова частка Нітрогену більша й у скільки разів?
  • 245. Якою масою амоній сульфату можна замінити 1 т аміачної селітри під час внесення азотних добрив у ґрунт?
  • 246. Обчисліть масу преципітату, яка містить стільки Фосфору, скільки його в 1 т подвійного суперфосфату. Вважайте, що добрива є кристалогідратами (табл. 10) і не містять домішок.