Минералды тыңайтқыштар. № 8 көрсетілім «Минералды тыңайтқыштар. Химия, 9 сынып, қосымша материал 3.

Теориялық мәлімет

Минералды тыңайтқыштар – өсімдіктер үшін әртүрлі қоректік элементтердің, ең алдымен азот, фосфор, калий, сонымен бірге кальций, магний, күкірт, темірдің негізгі көзі және топырақ құрамы үшін өте маңызды. Бұл барлық элементтер макроэлементтер тобына жатады („Макрос” грекше – үлкен деген мағына береді), себебі оларды өсімдіктер белгілі-бір мөлшерде сіңіреді. Сондай-ақ, басқа да элементтер өте аз мөлшерде болсын өсімдіктер үшін аса қажет. Оларды микроэлементтер деп атайды („Микрос” грекше – кіші деген мағына береді). Микроэлементтерге марганец, бор, мыс, мырыш, молибден, йод, кобальт және басқа да элементтер жатады. Барлық элементтер өсімдіктер үшін бірдей дәрежеде маңызды. Кез-келген элементтің бірі топырақта мүлде болмаса өсімдік дұрыс дамып, өспейді. Барлық минералды элементтер фотосинтез процесінің нәтижесінде түзілетін органикалық заттардың күрделі айналуларына ұшырайды. Өсімдіктер өз ағзалары – сабақтарын, жапырақтарын, гүлдерін, жемiстерін, түйнектерін түзу үшін әр түрлi қатынастарда минералды қоректік элементтердi қолданады. Әдетте топырақта өсімдікке қажетті барлық қоректік элементтер болады. Бірақ өсімдіктердің дұрыс дамуы үшін жекелеген элементтердің жеткіліксіздігі жиі кездесіп отырады. Құмды топырақта өсімдіктер магний тапшылығына, ал шымтезекті топырақта – молибден, қарашірікте – марганец тапшылығына ұшырап отырады. Элементтер тапшылығы көбінесе тыңайтқыштармен толықтырылып отырады. Топырақ қышқылдылығын кальций және магнийдің көмір қышқылды тұздарымен жояды. Минералды тыңайтқыштарды қолдану – қарқынды қолданылатын егіншіліктің ең негізгі әдістерінің бірі. Жыртылған жерлерде тыңайтқыштар қолдана отырып кез-келген дақылдар егістігін қосымша шығынсыз арттыруға болады. Барлық тірі ағзалар үшін биохимиялық реакциялар жылдамдығын реттеп отыратын заттар қажет. Микроэлементтер ферменттік заттар құрамына кіреді. Олардың әсер етуі алуан түрлі. Мысалы, темір, марганец және мырыш тотығу-тотықсыздану реакцияларын катализдеуші ферменттер құрамында болады. Темір хлорофилдің түзілуіне мүмкіндік жасайды. Молибден қосылыстары атмосфералық азоттың бактериялармен байланысу реакцияларына қатысатын ферменттердің каталитикалық активтілігін арттырады. Химия өнеркәсібінде өндірілетін минералды тыңайтқыштар келесі топтарға жіктеледі:

а) фосфорлы (басты мақсатта жай және қос суперфосфаттар мен преципитат);

б) азотты (аммоний сульфаты, аммиакты селитра, кальций және натрий селитралары);

в) калийлі (хлорлы калий және аралас калий тұздары);

г) борлы, магнийлі және марганецті (осы элементтерден тұратын қосылыстары мен тұздары).

Фосфордың табиғи қосылыстары – фосфориттер мен апатиттер – құрамында фосфор өсімдіктер қиын сіңіретін ерімейтін үшіншілік фосфат Ca3(PO4)2 түрінде болады. Оңай сіңірілетін тыңайтқыштар алу үшін, фосфориттерді химиялық қайта өңдеуге жібереді, яғни қалыпты жағдайдағы тұздарды қышқыл тұздарға айналдырады. Осындай жолмен анағұрлым маңызды фосфорлы тыңайтқыштар – суперфосфат, қос суперфосфат және преципитат дайындайды. Суперфосфат алу үшін үсақталып ұнтақталған табиғи фосфоритті сондай мөлшердегі күкірт қышқылымен үшіншілік кальций фосфатының бір молекуласына екі молекула күкірт қышқылы келетіндей етіп араластырады. Қоспаны араластырып, үздіксіз жұмыс істейтін ерекше камераларға салады. Ол жердегі реакция былайша аяқталады: Ca3(PO4)2+2H2SO4=2CaSO4+Ca(H2PO4)2. Реакция нәтижесінде салыстырмалы түрде суда жақсы еритін біріншілік фосфатты гипс қоспасы Ca(H2PO4)2 алынады. Ұсақталған немесе түйіршіктелген түрдегі бұл қоспа суперфосфат деп аталады. Жай суперфосфат – құрамында қоректік заттардың мөлшері салыстырмалы түрде көп емес (сіңірілетін P2O5 14–20%). Анағұрлым тиімді және тасымалдағыш қасиет көрсететін табиғи фосфаттың күкірт қышқылымен емес, фосфор қышқылымен айырылуының өнімі – қос суперфосфат болып табылады. Қос суперфосфаттағы P2O5-тің сіңірілу мөлшері 40 – 50%-ды құрайды. Преципитат – құрамына екіншілік кальций фосфаты Ca2(HPO4)3 немесе CaHPO4 болатын, суда ерімейтін, бірақ топырақтың құрамындағы қышқылдарда еритін фосфорлы тыңайтқыш. Преципитат дайындау үшін алдымен фосфоритке суперфосфат алуға қажетті мөлшерден де көп күкірт қышқылымен әсер ете отырып, фосфориттен бос фосфор қышқылын бөліп алады:

Ca3(PO4)2+3H2O=3CaSO4+2H3PO4

Содан соң фосфор қышқылының ерітіндісін құрамында гипс және басқа да қоспалары бар тұнбадан бөліп алып, оған екіншілік фосфат түзілетіндей етіп әк суының ерітіндісін қосады: H3PO4+Ca(OH)2=CaHPO4·H2O+H2O

Кристалдық тұнбаны сұйықтықтан абайлап құрамындағы су кристалдарынан айырылып қалмайтындай етіп, бөліп алып, кептіреді. Егер алынған тұздың құрамында кристалданған су жойылмаса, оны өсімдіктер оңай сіңіреді. Күрделі минералды тыңайтқыштар анағұрлым маңызды болып табылады, себебі олардың құрамында бірнеше қоректік заттар болады. Тыңайтқыштардың бұл түріне: аммофос, калийлі селитра және нитрофоска жатады. Бұлардың біріншісі фосфор қышқылының аммиакпен әрекеттесуімен алынады. Бейтараптау дәрежесіне байланысты моноаммонийфосфат NH4H2PO4 және диаммонийфосфат (NH4)2HPO4 түзіледі.

Калийлі селитра құрамында азот пен калий бар қос тыңайтқышқа жатады. Ол хлорлы калий мен натронды немесе аммиакты селитраның ауыспалы айырылуы нәтижесінде түзіледі. Нитрофоска – құрамында азот, фосфорит және калий болатын үштік тыңайтқышқа жатады. Оны аммоний фосфатын (NH4)2HPO4, азот қышқылды аммонийді NH4NO3 және хлорлы немесе күкірт қышқылды калийді балқыту арқылы алады. Азотты тыңайтқыштар. Аммиакты және аммонийлы тыңайтқыштар: сұйық NH3, аммиак суы, аммоний сульфаты және т.б. Аталған тыңайтқыштар топырақта аз қозғалатын формада болады, олар топырақтағы нитрлеуші бактериялардың әсерінен өсімдіктер оңай сіңіретін анағұрлым жылжымалы формаға айналады. Бұл тыңайтқыштар ауылшаруашылық дақылдарының барлық түріне жарамды және олар қышқылды және қышқылды емес топырақтарда қолданылады. Нитратты тыңайтқыштар: натрий және кальций селитралары. Нитратты тыңайтқыштарды үздіксіз қолдану кейде топырақтың сілтіленуіне әкеліп соғады. Оларды барлық топыраққа егу алдында қолданады. Аммонийлі-нитратты тыңайтқыштар: аммиакты селитра және аммиакаттар. Олар арқылы CaCО3 және NH4NO3 қоспалары негізіндегі ізбесті-аммиак селитралары өндіріледі. Бұл тыңайтқыштарды әртүрлі климаттық зоналарда, топырақтың әр түрі үшін және барлық дақылдар үшін қолданылады. Амидті тыңайтқыштар: жақсы еритіндер және нашар еритіндер болып жіктеледі. Жақсы еритіндерге карбамид, ал нашар еритіндерге – уреформ және изомай альдегидінің карбамидпен конденсациясы нәтижесінде түзілетін карбамид изобутилен жатады. Аммонийлы-нитратты-амидті тыңайтқыштар: карбамидтің және аммоний нитратының концентрлі сулы ерітінділері және олардың аммиакты судағы ерітінділері. Өсімдіктерді құнарландыру үшін қолданылады және топыраққа енгізуге тиімді болып табылады. Калийлі тыңайтқыштар – құрамында калий бар минералды заттар. Олар – ауыл шаруашылығы өсімдіктерінің өнімділігін арттыру үшін калийдің ең бай көзі. Калийлі тыңайтқыштар ретінде дымқыл калий тұздарынан химиялық өңдеу арқылы алынатын бөлшектенген және ұнтақталған – калий тұздары (сильвинит, каинит), концентрлі тыңайтқыштар (хлорлы калий, күкірт қышқылды калий); сильвинит немесе каинитпен хлорлы калийден тұратын механикалық қоспа – аралас тұздар (30%-дық және 40%-дық калий тұздары); калий-магний сульфаты немесе калий-магнезия; ағашты шымтезектер мен басқа да күлдер қолданылады. Сильвинит (mKCL – nNACL) құрамында орташа есеппен 14% K2O (калийлі тыңайтқыштар құрамындағы калийді құрамында оттек болмаса да калий оксиді K2O деп аталады) бар. Олар елеулi ылғал тартқыштық қасиетке ие болып, сақтау кезінде нығыздалады. Тыңайтқыш ретінде қолданылатын каинит формуласы ылғи да MgSO4 · KCL ·3H2O каинит минералынына сәйкес келе бермейді, ол құрамы жағынан сильвинитке жақын тұз немесе KCL, MgSO4 NaCL, каиниттің, карналлиттің және т.б да тұздардың механикалық қоспасы болуы мүмкін. Дымқыл калий тұздары калийлі тыңайтқыштардың жалпы өніміндегі аздаған үлесін құрайды. Дымқыл калий тұздарының жалпы жеткіліксіздігі: калийдің үлесінің төмен болуы және өсімдіктер үшін зиянсыз балласттық компоненттердің жоғары болуы. Дәнді дақылдар (бидай, қара бидай, сұлы, арпа), қант қызылшасы және басқа да тамыр жемістер шикі калийлі тұздардағы хлордың артық мөлшеріне сезімтал емес және олар көп қолданылады. Әсіресе сильвинитті қызылшаға қолдану өте тиімді. Қызылша натрий қоспаларына оң әсер етеді. Көптеген дақылдар (темекі, жүзім, шай, цитрусты өсімдіктер, тұқымды және жидекті өсімдіктер, картоп, зығыр, қарақұмық) үшін хлордың артық мөлшері зиян, ол егін мөлшері мен сапасын төмендетеді. Сондықтан аталған дақылдар үшін дымқыл калий тұздарын қолданбайды. Калий хлориді KCL – Қазақстандағы калийлі тыңайтқыштардың негізгі түрі. Ол сильвиниттен алынады, ол үшін оны ыстық суда қаныққанша ерітіп, содан соң ерітіндіні суытады, осы кезде KCL тұнып, ал ерітіндіде NaCL қалады. Химиялық таза калий хлориді 63,2% K2O құрайды, тыңайтқыш ретіндегі тұздарында 50-ден 60%-ға дейін K2O болады. Ол ақ түсті, ұсақ кристалды өнім, суда аз ериді, сақтау кезінде нығыздалады. Барлық дақылдар үшін, сонымен бірге хлорға сезімтал кейбір ауылшаруашылық өсімдіктері үшін қолданылады. Күкірт қышқылды калий, яғни калий сульфатын KCL мен MgSO4–тің және KCL-дың күкірт қышқылымен алмасу реакциялары нәтижесінде алады. Таза тұзы 54,1% K2O құрайды. Техникалық сорттарындағы калий оксидінің мөлшері 48–52%-ға дейін жетеді. Бұл сұр түсті ұсақ кристалды ұнтақ суды сіңірмейді және нығыздалмайды. Күкірт қышқылды калий – барлық дақылдар үшін және хлорға сезімтал өсімдіктер үшін өте жақсы калийлі тыңайтқыш. Калий сульфатын темекінің, жүзімнің, шайдың, цитрусты және тұқымды және жемісті өсімдіктердің астына енгізу егіннің мол шығуына және оның сапасының артуына мүмкіндік береді. Аралас 30%-дық және 40%-дық калийлі тұздар өзінің тыңайтқыштық құндылығы бойынша хлорлы калий және сильвиниттің аралығында. Әсіресе оны қант қызылшасы мен жемдік қызылшаның астына енгізу өте тиімді болып табылады. Тыңайтқыш ретінде қолданылатын барлық калийлі тұздар суда жақсы ериді. Топырақта калий, топырақтағы комплекспен әрекеттесе отырып, алмасқан формаға ауысады. Осы кезде өсімдіктер үшін калийдің қол жетімділігі жоғалмайды, алайда топырақта қозғалу қабілеті (сәйкесінше топырақтан оның жуылуы) шектеулі. Сондықтан калийлі тыңайтқыштарды мақсатты түрде егістік қабатының тереңдігіне енгізу керек. Құрамында хлоры бар дымқыл калий тұздарын күз айында жер жырту кезінде енгізеді. Осы кезде хлордың белгілі-бір бөлігі топырақтың беткі қабатынан шайылып, ал калий жыртылған қабатта қалады. Қазақстанда калийлі тыңайтқыштарға жердің көптеген бөлігі тапшы, әсіресе оларға көбіне азғындалған және сілтіленген қара топырақта, шымды-күлді топырақтарда, жеңіл құмды және құмайт топырақтарда, шымтезекті-батпақты топырақтардағы ауыл шаруашылық дақылдары өңдеуді мұқтаждық етеді. Көптеген дақылдар үшін калийлі тыңайтқыштарды 1 га жерге шамамен 45 – 60 кг. K2O есебінде енгізеді. Калийді жоғары мөлшерде қажет ететін дақылдар үшін (қызылша, картоп, темекі және т.б) калийлі тыңайтқыштардың мөлшерін 1 га жерге шамамен 90 – 100кг. K2O дейін арттыруды қажет етеді.

Күл – өте жақсы калийлі тыңайтқышқа жатады. Ол әсіресе қышқыл топырақтарда зиянды топырақ қышқылдылығын бейтараптайды. Қи құрамында орташа есеппен 0,6% K2O болады және ол өсімдіктер үшін калийдің негізгі көзі болып табылады. Калий сульфатын калий хлориді мен магний сульфатын әрекеттестіріп алуға болады:

2KCL + 2MgSO4 = K2SO4 • MgSO4 + MgCL2 K2SO4 • MgSO4 + 2KCL = 2K2SO4 + MgCL2

Борлы, магнийлі және марганецті тыңайтқыштар. Мақаланың басында айтылғандай, кейбір топырақтар жекелеген микроэлементтерге кедей. Бұл жағдайда микротыңайтқыштар енгізеді. Борды топыраққа бор-магнийлі тыңайтқыш ретінде, шамамен 6%-дық бор қышқылын енгізеді. Еліміздегі өнеркәсіптерде құрамы 36% фосфор қышқылы мен шамамен 7% бор қышқылынан тұратын қос борлы суперфосфат түрінде өндіріледі. Мысты құрамында шамамен 0,5% мыс болатын пиритті тұқылдар (күкірт қышқылын өндіру кезінде алынатын қалдықтар) түрінде енгізеді. Мыстың негізгі көзі – мыс купоросы болып табылады. Марганецті тыңайтқыштар ретінде құрамында 15%-ға дейін марганец және күкірт қышқылды марганец болатын марганецті шлактар қолданылады. Микротыңайтқыштарды сондай-ақ тамырсыз тыңайту үшін, яғни өсімдікке сәйкес ерітіндімен шашу арқылы немесе тұқымды егер алдында оған батырып қою арқылы қолданылады. Өсімдіктер талғамды түрде қажетті элементтерді топырақтағы сулы ерітіндіден тыңайтқыштардың элетролиттік диссоциациялану реакциялары нәтижесінде түзілетін иондар (NH4 + , К + , Mg2+, Ca2+, H+ катиондары және NO3 - , H2PO4 - , SO4 2- аниондары және т.б) түрінде алады. Өсімдіктердің қоректік заттарды белгілі мөлшерде алуына қарай олармен топырақ ерітіндісі толықтырылып отырады. Топырақтағы азот органикалық қосылыстар жеткілксіз өсiмдiктерге тұтастай енедi. Фосфордың негізгі массасы суда ерімейтін бейорганикалық (алюминий, темір және т.б фосфаттары) және органикалық қосылыстар құрамында болады. Топырақта күкірт, калий, магнийдің көптеген қосылыстары, микроэлементтер болады. Бірақ олардың аздаған бөлігі ғана өсімдіктер үшін қол жетімді болып табылады. Әртүрлі химиялық реакциялардың әсерінен және микроорганизмдердің қатысуымен қоректік элементтердің сіңірілмейтін түрден иондар (ерігіш) түріне сатылап ауысуы жүреді. Иониттер арқылы ұсталып қалатын иондар топырақ құрамындағы өсімдіктер үшін қол жетімді қоректік материалдардың негізгі массасын құрайды. Иониттер мен еріген заттар арасында алмасу реакциялары жүреді.