Азот и его соединения. 
Влияние подкормки азотными удобрениями на рост рассады томатов

Реферат по химии

" Азот и его соединения. Влияние подкормки азотными удобрениями на рост рассады томатов"

Химия — наука о веществах и процессах их превращений, при которых происходит изменение состава и структуры.

Современная химия — это производство синтетических полимеров и волокон, высокопрочных сталей и антикоррозионных материалов, химических удобрений и средств защиты растений, переработка нефти и газа, создание высокоэффективных лекарственных препаратов и средств защиты и охраны окружающей среды.

Химия относится к естественным наукам, которые изучают окружающий нас материальный мир. Материальные объекты, составляющие предмет изучения химии, — это химические элементы и их разнообразные соединения. В настоящее время известно более 100 химических элементов и более 4 млн. их соединений.

В своём реферате я хочу поэтапно рассказать об одном из элементов: об азоте (N). И целью моего реферата стало: собрать как можно больше информации об азоте и его соединений. А целью исследовательской работы — выявить влияние азотных удобрений на рост рассады на своём огороде.

В 1772 году английский учёный Д. Резерфорд и шведский исследователь К. Шееле обнаружили в своих экспериментах по сжиганию веществ газ, который не поддерживает дыхание и горение. Познее, в 1787 году, А. Лавуазье установил наличие в воздухе газа, не поддерживающего дыхание и горение, и по его предложению этому газу было дано название «АЗОТ» , означающее «безжизненный» (от латинского, А — «нет» и Зое — «жизнь»). Другое латинское название нитрогениум, введённое в 1790 году Ж. Шапталем, означает «рождающий селитру» .

Элемент азот N — первый представитель главной подгруппы

V группы Периодической системы.

У атома азота (электронная формула 1S 2S 2P) распределение электронов по орбиталям на внешнем энергетическом уровне атома таково:

Благодаря наличию трёх неспаренных электронов атом азота может образовывать три ковалентные связи. Кроме того, атом азота может образовывать ещё одну ковалентную связь за счёт донорно-акцепторного взаимодействия. Это взаимодействие обусловлено тем, что атом имеет одну неподелённую пару электронов, которые он может предоставлять другим атомам для образования химической связи.

Степени окисления азота в соединениях могут быть различными: от — 3 (когда атом притягивает 3 электрона от атомов менее электроотрицательных элементов) до +5 (когда все 5валентных электронов оттягиваются к атомам более электроотрицательных элементов, чем азот).

В свободном состоянии азот существует в виде двухатомной молекулы N2. в этой молекуле 2 атома N связаны очень прочной тройной ковалентной связью:

Эту связь можно обозначить и так:

N = N

При обычных условиях N2 газ без цвета, без запаха и вкуса. В 100 мл воды при О градусов растворяется 2,33 мл азота. Молекула азота устойчива и не распадается на атомы даже при очень высоких температурах (при 3000 градусов всего 0,1%).

азот окисление удобрение азотное Вследствие такой устойчивости азот характеризуется низкой реакционной способностью, уступая в этом лишь благородным газам. Инертность — свойство молекул N2.

Атом азота может достроить свою электронную оболочку следующим образом:

а) присоединением трёх электронов, что приводит к образованию нитрид-ионов N;

б) образованием простых двухэлектронных связей, как в NH3 или кратных, как в N = N или в NO2;

в) образование двухэлектронных связей, что характерно для иона NH4.

В обычных условиях, при комнатной температуре, азот реагирует только с литием и не реагирует ни с одним из остальных металлов и неметаллов:

При нагревании азот взаимодействует и с другими металлами, образуя нитриды:

При температуре примерно 3000 градусов азот соединяется с кислородом с образованием оксида азота (II):

Азот образует и другие оксиды.

При высоких температурах ив присутствии катализаторов активность азота значительно увеличивается, и он может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Азот реагирует с водородом, образуя аммиак. Это реакция обратимая. По принципу Ле-Шателье температуру необходимо понизить до 400−600 градусов, а давление повысить до 10−100 МПа. Эта реакция проходит в присутствии катализатора — металлического железа с примесью оксидов алюминия и калия.

Азот образует 5 оксидов со степенями окисления:

+1,+2, +3, +4, +5.

Оксиды N2O и NO не солеобразующие, а остальные оксиды — кислотные: N2O3 соответствует азотистая кислота HNO2, а N2O5 — азотная кислота HNO3. Оксид азота (IV) NO2 при растворении в воде образует одновременно 2 кислоты — HNO2 и HNO3:

H2O + 2NO2 = HNO2 + HNO3

Если же он растворяется в воде в присутствии избытка кислорода, получается только азотная кислота:

N2O — бесцветный газ со слабым, приятным сладковатым запахом, хорошо растворим в воде. При 700 градусах разлагается на азот и кислород:

Поэтому N2O является окислителем по отношению ко всем веществам, которые непосредственно реагируют с кислородом:

Оксид азота (II) NO в промышленности получают при каталитическом окислении аммиака:

В лаборатории NO может быть получен действием 30−35% азотной кислоты на медь:

3Cu + 8 HNO3 = 3Cu (NO3) 2 + 2NO + 4 H2O

NO — бесцветный газ, трудно сжимаемый. Плохо растворим в воде. Относится к числу безразличных оксидов. Обладает как окислительными, так и восстановительными свойствами. Под действием кислорода воздуха легко окисляется до NO2:

Оксид азота (II) применяется в производстве азотной кислоты.

Оксид азота (III) N2O3 образуется при взаимодействии NO2 с NO по обратимой реакции:

NO2 + NO = N2O3

N2O3 — кислотный оксид, поэтому легко взаимодействует со щелочами с образованием нитритов — солей азотистой кислоты:

N2O3 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O — реакция обмена, не ОВР

N2O3 + 2Na + 2OH = 2Na + 2NO2 + H2O

N2O3 + 2OH = 2 NO2 + H2O

Оксид азота (IV) NO2 — красновато бурый газ с характерным запахом. Ядовит. Его димер — N2O4 — бесцветный, легко сжижаемый газ. Эти два соединения существуют в равновесии между собой при температуре от — 11,2 до 140 градусов.

Молекула NO2 имеет угловую форму:

Оксид азота (IV) характеризуется высокой химической активностью. Наличие положительного заряда на атоме азота обусловливает окислительные свойства NO2, что наглядно проявляется в реакциях диспропорционирования. Растворение NO2 в воде сопровождается образованием HNO2 и HNO3.

При взаимодействии со щелочами образуются нитраты и нитриты:

2NO2 +2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O

В лабораторных условиях NO2 получают взаимодействием меди с концентрированной HNO3:

Оксид азота (v) N2O5 получают реакцией дегидратации азотной кислоты — оксидом фосфора (v):

2HNO3 + P2O5 = 2HPO3 + N2O5

N2O5 образует бесцветные прозрачные кристаллы с температурой плавления 30 градусов. Уже при комнатной температуре необратимо разлагается на оксид азота (IV) и кислород:

N2O5 — сильный окислитель. Многие соединения легко сгорают в атмосфере N2O5.

Он взаимодействует с водой, образуя азотную кислоту:

N2O5 + H2O = 2HNO3

Аммиак — это бесцветный газ с очень резким запахом. Длительное вдыхание аммиака может вызвать смерть. Термин «аммиак» берёт своё начало от соединения под названием «хлорид аммония», открытого около храма Юпитера Амона в Египте.

Первым, кто получил чистый аммиак, был английский химик Джозеф Пристли. Это произошло в 1774 году, тогда его назвали «щелочным газом» .

Незначительное количество аммиака присутствует в воздухе при разложении животных и растительности. В незначительных количествах он может входить в состав дождевой воды. Но для промышленного использования аммиак получают искусственным путём.

В состав аммиака входят азот и водород. При их соединении получается аммиак. Азот получают из воздуха, водород — из воды. Оба компонента высушивают, нагревают, сжимают, при температуре 530 градусов смесь пропускают через соединение различных солей, в результате получается аммиак.

Аммиак почти наполовину легче воздуха. После сжатия и охлаждения он превращается в жидкость, напоминающие воду, но кипящую при температуре — 34 градусов. По окончании сжатия аммиак испаряется. При этом он поглощает много тепла. Вот почему его используют в холодильниках.

Аммиак «домашнего применения», который может быть у вас дома — это водный раствор аммиака. Его добавляют в воду во время стирки.

При соединении с кислотами получаются аммиачные соли. Многие из них весьма полезны. Хлорид аммония применяется в сварке, при изготовлении сухих источников питания и в медицине. Сульфат аммония является хорошим удобрением. Нитрат аммония используется как удобрение и как взрывчатое вещество. Нашатырный спирт также содержит карбонат аммония.

Все эти соединения получаются при соединении аммиака с соответствующей кислотой, однако часть таких солей образуется в природе.

Теперь рассмотрим строение молекулы аммиака NH3. На внешнем энергетическом уровне атомы азота содержат 5 электронов, из которых 3 электрона — не спаренные. Именно они и участвуют в формировании трёх ковалентных связей с тремя атомами водорода при образовании молекулы аммиака NH3:

Три общие электронные пары смещены в сторону более электроотрицательного атома азота, а так как молекула аммиака имеет форму треугольной пирамиды, то в результате смещения электронных пар возникает диполь, то есть система с двумя полюсами.

Для молекул аммиака характерно связывание их между собой. Этот особый вид химической межмолекулярной связи называется: водородная связь.

Если к раствору аммиака прилить несколько капель фенолфталеина, то он окрасится в малиновый цвет, т. е. покажет щелочную среду.

Аммиак взаимодействует с кислотами, образуя соли аммония. Это взаимодействие наглядно наблюдается в следующем опыте: если стеклянную палочку или стакан, смоченные раствором аммиака, поднести к другой палочке или стакану, смоченным раствором соляной кислоты, то появится густой белый дым:

NH3 + HCl = NH4Cl

В лаборатории аммиак получают действием гашеной извести Ca (OH) 2 на соли аммония, чаще всего на хлорид аммония:

Ca (OH) 2 + 2NH4Cl = CaCl2 + 2NH3ЃЄ + 2H2O

реакция обмена, не ОВР.

Далее газ собирают в перевёрнутый кверху дном сосуд. Аммиак и его соли широко используются в промышленности, технике, сельском хозяйстве и быту.

В лабораторных условиях азотную кислоту (HNO3) можно получить действием концентрированной серной кислоты на нитраты:

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3

Получение азотной кислоты в промышленных масштабах осуществляется каталитическим окислением аммиака кислородом воздуха. Этот метод состоит из нескольких стадий.

В начале смесь аммиака с воздухом пропускают над платиновым катализатором при тем-ре 800 градусов. Аммиак окисляется до оксида азота (II):

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O

При охлаждении происходит дальнейшее окисление NO до NO2:

2NO + O2 = 2NO2

Образующийся оксид азота (IV) растворяется в воде в присутствии избытка О2 с образованием азотной кислоты:

4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3

Чистая азотная кислота — это бесцветная жидкость, которая при — 42 градусах переходит в кристаллическое состояние. На воздухе она «дымит», так как пары её с влагой воздуха образуют мелкие капельки тумана. С водой смешивается в любых соотношениях.

Азотная кислота относится к числу наиболее сильных кислот. В водных растворах она полностью диссоциирует на ионы Н и NO3 проявляет все свойства кислот. Молекула азотной кислоты имеет плоское строение. Валентность азота в HNO3 равна 4:

Для азотной кислоты характерны исключительно окислительные свойства. Азот в азотной кислоте находится в состоянии наивысшего окисления +5. Oн может только присоединять электроны, проявляя окислительные свойства. Уже под влиянием света азотная кислота разлагается:

4HNO3 = 4NO2 + O2 +2H2O

Восстановление азотной кислоты зависит от её концентрации и природы восстановителя. Степень окисления азота в продуктах восстановления находится в интервале от +4 до — 3, что соответствует схеме:

Концентрированная азотная кислота окисляет большинство металлов (кроме золота и платины). При взаимодействии концентрированной HNO3 с малоактивными металлами, как правило, образуется NO2:

Cu + HNO3 (конц.) = Cu (NO3) 2 + 2NO2 + 2H2O

Разбавленная же азотная кислота восстанавливается до NO:

3Cu + 8 HNO3 (разб.) = 3Cu (NO3) 2 + 2NO + 4H2O

Смесь, содержащая 1 объём азотной кислоты и 3 объёма концентрированной соляной кислоты, называется «царской водкой». Она является более сильным окислителем и окисляет благородные металлы: золото и платину.

Азот — жизненно важный элемент. Все основные части клеток тканей организмов построены из белковых молекул, в состав которых входит азот. Без белка нет жизни, а без азота нет белка. Человек получает белки из растительной и животной пищи, животные получают их также из растений. Следовательно, растения — один из источников пополнения азота, который поддерживает жизнь. Содержание связанного азота в почве очень незначительно (до 1 кг в 1 тонне), к тому же большая часть его входит в состав органических соединений и непосредственно недоступна для растений. Однако, постепенно, в результате деятельности бактерий, органические соединения превращаются в минеральные — соли аммония или нитраты, которые и усваиваются растениями.

Азот входит в состав растительных белков. Животные получают готовые белковые вещества из растений; в животном организме содержится от 1 до 10% азота (по массе), в шерсти, в рогах ;

около 15%. Все важнейшие части клеток (цитоплазма, ядро, оболочка) построены из белковых молекул.

Соединения азота в почве пополняются также во время грозовых ливней. При этом из азота и кислорода образуется оксид азота (II), который под действием кислорода воздуха превращается в оксид азота (IV):

2NO + O2 = 2NO2

NO2 взаимодействует с водой (также в присутствии кислорода воздуха), и получается азотная кислота:

4NO2 + O2 +2H2O = 4HNO3

Эта кислота, попадая в почву, реагирует с находящимися в ней соединениями натрия, кальция, калия и образует соли — селитры, необходимые для растений.

Основное применение азот находит в производстве аммиака, азотной кислоты и азотных удобрений. Азотом наполняют электролампы, с его помощью создают инертную атмосферу при проведении химических реакций, для которых недопустимо наличие кислорода.

Значительную часть производимого аммиака перерабатывают в азотную кислоту и её соли. Аммиак применяют также в производстве соды.

Жидкий аммиак, его водный раствор, соли аммония

(NH4NO3, (NH4) 2HPO4, NH4H2PO4, (NH4) 2SO4 — и другие) используются как азотные удобрения.

Жидкий аммиак применяется как растворитель: в нём могут быть растворены многие вещества, в том числе некоторые металлы, например натрий и калий.

Водный раствор аммиака — нашатырный спирт — применяют в медицине.

Азотная кислота — важный продукт химической промышленности. Основными областями её применения являются производство минеральных удобрений, красителей, пороха и других взрывчатых веществ, пластмасс и искусственных волокон, лекарственных веществ. Кроме того, её применяют для обработки металлических поверхностей.

Азот — один из химических элементов, необходимых для роста и жизнедеятельности растений. Как правило, азота, содержащегося в почве, растениям не хватает, и его приходится вносить в виде азотных удобрений — органических или минеральных.

Минеральные удобрения называют также туками, а промышленность, которая производит эти удобрения, — туковой промышленностью. Это очень важная отрасль промышленности.

Производство азотных удобрений базируется на синтезе аммиака из молекулярного азота и водорода. Азот получают из воздуха, а водород из природного газа, нефтяных и коксовых газов. Азотные удобрения представляют собой белый или желтоватый кристаллический порошок (кроме цианамида калия и жидких удобрений), хорошо растворимы в воде, не поглощаются или слабо поглощаются почвой. Поэтому азотные удобрения легко вымываются, что ограничивает их применение осенью в качестве основного удобрения. Большинство из них обладает высокой гигроскопичностью и требует особой упаковки и хранения. В качестве азотных удобрений используют:

· Жидкий аммиак NH3 (содержание N — 82%, высоко-концентрированное удобрение)

· Аммиачная вода NH4OH (содержание N — 22,5−25%)

· Аммиачная селитра NH4NO3 (довольно концентрированное удобрение, N — 34,5%)

· Мочевина (карбамид) (NH4) 2CO (N — 46%)

· Сульфат аммония (NH4) 2SO4 (N — 40%)

Расчёт содержания азота производится по формуле:

По выпуску и использованию в сельском хозяйстве главнейшие из этой группы аммиачная селитра и мочевина, составляющие около 60% всех азотных удобрений.

Азотные удобрения используют под все сельскохозяйственные культуры.

Таблица № 1

Итак, роль азота и его соединений в жизни человека — велика. Азотные соединения человек использует в производстве, в промышленности.

Также азоту и его соединениям люди нашли применение в быту, в медицине. Я думаю, самую большую пользу азот приносит в сельском хозяйстве, это азотные удобрения, которыми пользуется человек. Эти удобрения повышают урожайность сельскохозяйственных культур на наших полях, обеспечивают хороший сбор овощей, фруктов на своих огородах.

Я считаю, что сведения об азоте и его соединениях будут расширяться, и люди смогут найти ему ещё больше применения.

В настоящее время актуальна проблема питания. Люди научились создавать многие продукты питания искусственным путём (сахаристое вещество — А. М. Бутлеров (1861 год), жиры — М. Бертло (1854 год), но продукты, содержащие белок, ещё создавать не научились. Через несколько лет, по моему мнению, эта проблема будет решена, так как об азоте и его соединениях сведения будут обновляться.

1. Габриелян О. С. — Химия 9 класс: учебник для общеобразовательных учебных заведений, М.: Дрофа, 2001 год стр — 107−115, стр. — 118−121.

2. Ликум А. «Всё обо всём» Популярная энциклопедия для детей, Москва: Филологическое общество «Слово» АСТ, 1999 год, с.165−166.

3. Оганесян Э. Т. Руководство по химии поступающим в ВУЗы: справочное пособие. — М.: Высшая школа, 1987 год, с. 193−199, с. 201−207, с. 5.

4. Петров М. М., Михеев Л. А., Кукушкин Ю. Н. Неорганическая химия, изд.2, пер. и доп. Под редакцией проф. Ю. Н. Кукушкина.Л. «Химия», 1976 год, с.298−299.

5. Хомченко И. Г. Общая химия: Учебник для техникумов. М.: Химия, 1987 год, с. — 145−157, с. 9.

Приложение

Исследовательская работа: «Влияние внесения минеральных удобрений на рост рассады томатов огородном участке»

Цель: изучить влияние внесения подкормки калиевой селитры на рост рассады помидоров.

Место проведения исследования:

Приусадебный участок (хутор Юдин, семья Королёвых)

Объект исследования:

Рассада помидоров раннего сорта («Дар Заволжья»)

Оборудование:

Линейка, рулетка, пика, эмалированное ведро, вода, весы.

Ход работы:

Мы выращиваем семьёй овощи на своём огороде, покупая рассаду на рынке. Высота рассады (из своего опыта), считаем, должна быть не выше 10 см, в этом случае у растений уже достаточно сформировалась корневая система, накопилась вегетативная масса:

· Диаметр стебля — до 5−8 мм;

· Количество листьев — 4−6 шт.

Высадку рассады делаем в зависимости от температуры воздуха.

1. В 2007 году рассаду помидор я высадила 25 апреля. При этом сделала пикировку: отщипнула верхушку главного стержневого корня каждого растения. Я это сделала потому, что пикировка приведёт к разрастанию боковых корней, усилению в целом всей корневой системы.

2. Рассаду я высадила на двух делянках, в два ряда по пять растений:

первая — контрольная;

вторая — опытная

Затем я измерила высоту растений. Она составила: от 8−11 см., т. е. в среднем 10 см.

На опытном участке я провела три подкормки калиевой селитрой, причём первая через 10 дней после высадки рассады, далее я сравнила показатели прироста рассады на двух делянках.

Доза внесения удобрения:

30 грамм на 10 литров воды (в быту — 1 столовая ложка на 1 ведро воды)

Я приготовила раствор: всыпала селитру KNO3 в воду, перемешала до растворения.

KNO3 - это белое кристаллическое вещество, без запаха, хорошо растворимое в воде, с содержанием полезного азота 13,86%.

В период с 25 апреля до 5 мая на обоих делянках я измерила прирост рассады: он одинаков — 2,5 см. (в среднем).

Теперь я буду сравнивать прирост с внесением удобрения и без внесения.

Первая подкормка — 5 мая. Я подкормила рассаду раствором KNO3. Полив под корень примерно 0,5 литра раствора.

В среднем на контрольной делянке растения достигли высоты: 22,5 см, а на опытной — 32,5 см. Кроме того, растения, выращенные на опытном участке, имеют большую вегетативную массу. Более наглядно эти результаты представлены в графиках.

Вывод: Проведённое мной исследования показали, что внесение калиевой селитры ускорило рост рассады томатов, увеличило вегетативную массу, что в дальнейшем обеспечит более высокий урожай.