Введение
В современныхусловиях значительно меняется содержание среднего химического образования,утверждены многочисленные альтернативные учебные программы и учебники по химиидля средней школы, появились школы, гимназии, лицеи с различным уровнемизучения отдельных предметов или циклов учебных дисциплин. В связи с переходомсистемы полного среднего образования на профильное обучение в учебные планывключаются различные элективные курсы. С одной стороны, содержание этих курсовпризвано углубить и расширить знания и умения учащихся по определеннымпредметам. С другой стороны, элективные курсы должны максимально реализоватькак межпредметные связи и связь с жизнью, так и возможности выхода школьника набудущую профессию.
Учитывая, что наибольшие проблемы во внедрении элективныхкурсов будут испытывать сельские школы, а также то, что для учащихся этих школособый интерес представляет сельскохозяйственная тематика.
Глава 1. Агрохимия как наука и ее методы
Агрохимия, или, агрономическая химия — наука о взаимодействия растений, почвы и удобрений в процессевыращивания сельскохозяйственных культур, о круговороте веществ в земледелии ииспользовании удобрений в целях увеличения урожая, улучшения его качества иповышения плодородия почвы.
Цель агрономической химии — создание наилучших условийпитания растений с учетом знания свойств различных видов и форм удобрений, особенностейих взаимодействия с почвой, определение наиболее эффективных форм, способов,сроков применения удобрений. Агрохимия как наука развивается чрезвычайнобыстрыми темпами. Это определяется запросами практики, необходимостью постоянноувеличивать продуктивность сельскохозяйственных культур на основе ростаприменения минеральных и органических удобрений, улучшения технологиивозделывания сельскохозяйственных культур, достижении селекции и других наук.
Использование минеральных и органических удобрений составляетоснову химизации земледелия. Эффективность минеральных и органических удобренийво многом зависит от внедрения индустриальной технологии возделываниясельскохозяйственных культур, комплексной механизации, мелиорации земель,использования достижений науки, осуществления межхозяйственной кооперации иагропромышленной интеграции.
Глава 2. Профильныйэлективный курс «Агрохимия в школе»
Предлагаемыйкурс «Агрохимия в школе» разработан впервые и рассчитан на учащихсяХ-ХI классов профильных общеобразовательных школ, которые сделали выборсоответствующего профилирующего направления в обучении и проявляют определенныйинтерес к профессиям химика, агронома, биолога и эколога. Учебные материалыэлективного курса изложены на 190 страницах и содержат 70 рисунков.
Теоретическойбазой курса служат химия и биология. Расширяя и углубляя знания, умения инавыки, полученные на уроках химии, биологии, учащиеся овладевают элементамиагрохимии и аналитической химии.
Цели изадачи курса
Цельюэлективного курса «Агрохимия в школе» является ознакомление учащихсясо свойствами почвы, её составом, строением и видами, а также с основамимелиорации почв. Большой раздел программы отводится изучению различных видовудобрений и правилам их применения. Учащиеся приобретают устойчивые навыкиработы с нагревательными приборами, весами, мерной посудой и реактивами, учатсясамостоятельно проделывать агрохимические анализы различных типов почв,некоторых удобрений. В качестве объектов исследования отобраны минеральныеудобрения, химическое строение и свойства которых легко анализируются на основешкольного курса химии.
В задачикурса входит более детальное ознакомление учащихся с техникой и правиламилабораторных работ с химическими реактивами, лабораторным оборудованием ихимической посудой, как общего, так и специального назначения.
Кроме этогопрограмма курса предполагает:
— развитиеинтересов учащихся в области химии и сельского хозяйства; проведениепрофориентационной работы;
— дальнейшееразвитие познавательных и мыслительных способностей учащихся, уменийсамостоятельно овладевать знаниями, а также понимания роли химической науки вразвитии сельского хозяйства;
— расширениеи углубление знаний учащихся о строении, свойствах, применении и методахполучения веществ и материалов;
— расширениенаучного мировоззрения учащихся и уточнение естественнонаучной картины мира вих сознании, преодоление хемофобии и безразличного отношения к современнымэкологическим проблемам;
— воспитаниегражданской нравственности, трудолюбия, аккуратности, внимательности, бережногоотношения к материальным и духовным ценностям.
— подготовкуучащихся к олимпиадам, конкурсам, научно-практическим конференциям ипоступлению в вузы.
Наряду собразовательными, курс предполагает решение воспитательных задач и развитиеличности учащихся, формирование у них гуманистических чувств и отношений вобщении с окружающими людьми и во взглядах на природу в целом.
Методическиеуказания
На первыхзанятиях курса школьники знакомятся с предметом и задачами агрохимии, историейеё развития, а также с общими понятиями этой науки. После этого учащиеся болееподробно знакомятся с химическим кабинетом, посудой и лабораторнымоборудованием. Обязательно проводится развернутый инструктаж по техникебезопасности работы в химическом кабинете с соответствующей его регистрацией вжурнале химического кабинета.
Каждый ученикдолжен иметь рабочий журнал и, желательно, белый халат, что в значительнойстепени дисциплинирует учащихся и повышает их ответственность к занятиям.
Занятия курсацелесообразно начинать с краткого обзора и повторения материала, рассмотренногона предыдущих занятиях. Затем решаются основные задачи занятия, предусмотренныепланом в соответствии с программой. Этот этап работы должен выполняться смаксимальным использованием наглядности (эксперимента) и самостоятельностиучащихся. На каждое занятие назначаются ответственные дежурные. Целесообразнодавать учащимся опережающие домашние задания, чтобы ученики заранее былиознакомлены с темой и материалом занятия. Это сэкономит время, а занятияпройдут более плодотворно, учащиеся будут работать более осмысленно. Ознакомление учащихся с теоретическим материалом разделовкурса сопровождается выполнением практических работ по определению свойствпочвы, распознаванию удобрений, определению содержания тех или иных элементов всоставе почвы, в течение которых каждый ученик самостоятельно проделываетэкспериментальную часть темы. Для исследованияученик получает пробу анализируемой почвы, или удобрение. Сравнивая полученныерезультаты с содержанием определяемого показателя в норме, высказываетсяутверждение о соответствии или несоответствии данной пробы требованиям,предъявляемым к почве или удобрению. Приоритетнымиусловиями и факторами при выборе конкретного эксперимента определялись его доступность,наглядность и простота исполнения, а также связь со школьным материалом ипрактикой. В любом случае предполагаетсявозможность вариативного разноуровневого проведения курса на основе педагогикисотрудничества учителя и ученика с применением оптимального сочетания различныхметодов обучения. Повысить эффективность курса (в зависимости от условий школы)можно также, если проводить его на базе средних и высших специальныхобразовательных учреждений, в тесном сотрудничестве с агрохимическими лабораториями. В течение всего учебного года учащиеся учатся работать сдополнительной литературой, оформлять полученные сведения в виде курсовых работ(творческих проектов) и стенных газет. Итогиработы курса рекомендуется подводить в виде тематического вечера, творческогоотчета, выставки, конференции и т.д. с приглашением других учащихся, учителей иродителей. Обязательным является защита курсовой работы (творческого проекта) ивыпуск стенгазеты по индивидуальным темам.
Основнымиидеями курса являются:
— химическаянаука служит интересам человечества, и при правильном и рациональномиспользовании ее достижений способствует решению многих проблем, стоящих передобществом;
— материальное единство веществ и живых организмов, нормальное существованиекоторых возможно лишь на основе эволюционно сложившегося обмена веществ междуорганизмом и окружающей средой;
— человек иокружающая среда взаимосвязаны и находятся во взаимной зависимости;
— агрохимические лабораторные исследования являются важнейшим звеном в производствесельскохозяйственной продукции с максимальным эффектом и минимальнымиотрицательными экологическими последствиями для окружающей среды;
-без прочныхзнаний химии нельзя стать настоящим химиком-лаборантом и агрохимиком.
Учебно-тематическоепланирование курса «Агрохимия в школе»№№ темы Наименование изучаемой темы Число часов Вид деятельности 1 Организационное занятие. Предмет и задачи агрохимии. Краткий очерк развития агрохимии. 2 Лекция-беседа 2 Инструктаж по технике безопасности работы в химической лаборатории. Знакомство с химической посудой и лабораторным оборудованием. 1 Лекция-беседа с демонстрацией наглядных пособий 3 Почва. Плодородие почвы. Почвенный профиль. Определение мощности почвы и её отдельных горизонтов. Отбор почвенных образцов. Подготовка почвы к анализу. 8 Лекция-беседа с демонстрацией наглядных пособий, сообщения учащихся, практические работы 4 Состав минеральной и органической частей почвы. Определение влажности, массовой доли органических веществ и перегноя в почве. 8 Лекция-беседа, практические работы 5 Классификация почв. Определение механического состава почвы. 4 Лекция-беседа с демонстрацией наглядных пособий, практические работы 6 Свойства почвы: поглотительная способность, кислотность, щелочность, буферность. Определение кислотности почвы. 8 Лекция-беседа с демонстрацией опытов, практические работы 7 Вода почвы. Определение влагоёмкости почвы. 3 Лекция-беседа, практические работы 8 Этапы использования удобрений в жизни человека. Классификация удобрений. 1 Лекция-беседа 9 Азот в жизнедеятельности растений. Азотные удобрения. Определение содержания нитратного азота в почве. 4 Лекция-беседа с демонстрацией наглядных пособий, практические работы 10 Фосфор в жизнедеятельности растений. Фосфорные удобрения. 4 Лекция-беседа с демонстрацией наглядных пособий 11 Калий в жизнедеятельности растений. Калийные удобрения. Определение содержания калия в почве. Распознание минеральных удобрений. 7 Лекция-беседа с демонстрацией наглядных пособий, практические работы 12 Микроэлементы в жизнедеятельности растений. Микроудобрения. Комплексные удобрения. 4 Лекция-беседа 13 Органические удобрения. 3 Лекция-беседа 14 Внесение удобрений. 2 Лекция-беседа 15 Защита курсовых работ по индивидуальным темам. Выпуск индивидуальных стенных газет по теме курсовых работ. 3 Защита курсовых работ (творческих проектов) 16 Экскурсии в агрохимические лаборатории, на поля и в сады. 6 Экскурсия Итого часов 68
Глава3. Методы определения нитратов и нитритов
Определить повнешнему виду содержание нитратов в овощах и фруктах трудно или вообщеневозможно. У вегетирующих (с листьями и стеблями) растений по интенсивностизеленой окраски листьев и черешков, особенно нижних ярусов, можно лишьориентировочно судить: чем она темнее, тем больше нитратов в них содержится.При осмотре клубней картофеля, корнеплодов, плодов, ягод это сделать ещетруднее. Агробиологи советуют при покупке овощей и фруктов выбирать не самыекрасивые плоды. В блестящих, как будто искусственных плодах нитратов, какправило, предостаточно. Замечено, что корнеплоды моркови одного сорта, ноимеющие более яркую окраску, содержат нитратов меньше, чем корнеплоды,окрашенные менее интенсивно. Зеленые стручки фасоли содержат нитратов больше,чем желтые. Сходная зависимость между окраской и содержанием нитратовнаблюдается у сортов сладкого перца. В арбузах и дынях много нитратов подкоркой и в незрелых плодах. В сочных перезревших арбузах наличие нитратов легкоопределить по пустотам в мякоти, из которых выпадают семена.
Ваналитической химии известно несколько методов качественного определениянитратов и нитритов в растворе.
1. На часовоестекло поместить три капли раствора дифениламина, пять капель концентрированнойсерной кислоты и несколько капель исследуемого раствора. В присутствии нитрат- инитрит-ионов появляется темно-синее окрашивание.
2. К 10 млисследуемого раствора прибавить 1 мл раствора, состоящего из 10%-го растворареактива Грисса в 12%-й уксусной кислоте, и нагреть до 70–80°С на водяной бане.Появление розового окрашивания свидетельствует о наличии нитрит-ионов.
Приготовлениереактива Грисса. Реактив состоит из двух растворов.
Первый –растворить 0,5 г сульфаниловой кислоты при нагревании в 50 мл 30%-го растворауксусной кислоты.
Второй –прокипятить 0,4 г a-нафтиламина в 100 мл дистиллированной воды. К бесцветномураствору, слитому с сине-фиолетового осадка, прилить 6 мл 80%-го растворауксусной кислоты.
Передприменением оба раствора смешать в равных объемах.
3. К 10 мл исследуемогораствора прилить 10–15 капель щелочи, добавить 25–50 мг цинковой пыли,полученную смесь нагреть. Нитраты восстанавливаются до аммиака, которыйобнаруживается по покраснению фенолфталеиновой бумаги, смоченной вдистиллированной воде и внесенной в пары исследуемого раствора.
4.Оригинальные методы для определения нитратов и нитритов предложены А.Л. Рычковым (1-й Московский медицинский институт имени И.М. Семашко). Для их проведения можно воспользоваться аптечнымипрепаратами: риванолом (этакридина лактат), физиологическим раствором (0,9%-йраствор хлорида натрия в дистиллированной воде), антипирином(1-фенил-2,3-диметилпиразолон-5).
Риванольная реакция.К 1 мл исследуемого раствора прибавляют 1 мл физиологического раствора исмешивают с 1 мл риванольного раствора (таблетку риванола растворяют принагревании в 200 мл 8%-й соляной кислоты). Если появится бледно-розоваяокраска, значит, уровень нитратов и нитритов в питьевой воде недопустим.
Антипириноваяреакция.Антипирин в присутствии 50 мг/л нитритов образует нитропроизводное, окрашенноев салатовый цвет. Если в растворе присутствуют следы дихромата калия, точувствительность реакции сильно возрастает, и при содержании нитритов более 1,6мг/л появляется розовая окраска. Дляпроведения этого анализа 1 мл питьевой воды смешивают с 1 мл физиологическогораствора (концентрация нитритов при таком разведении уменьшается вдвое),добавляют 1 мл раствора антипирина (1 таблетку антипирина растворяют в 50 мл8%-й соляной кислоты) и быстро 2 капли 1%-го раствора дихромата калия. Смесьнагревают до появления признаков кипения. Если в течение 5 мин растворстановится бледно-розовым, то в нем содержится более 1,6 мг/л нитрит-ионов, а ванализируемой питьевой воде их вдвое больше. В этом случае содержаниенитрит-ионов превышает предельно допустимую концентрацию.
Количественноеопределение суммарного содержания нитратов и нитритов проводят с помощью реактива Грисса,переведя предварительно нитраты в нитриты цинковой пылью в кислой среде при рН= 3. Затем 10 капель исследуемого раствора подкисляют 10 каплями уксуснойкислоты и прибавляют 8–10 капель реактива Грисса. Через 5–10 мин появляетсярозовое или красное окрашивание. Дляопределения количественного содержания нитрит-ионов используют сериюстандартных растворов. Сначала готовят основной раствор, содержащий 1000 мгнитратов в литре. С этой целью 1,645 г нитрата калия, высушенного до постоянноймассы при температуре 105°С, растворяют в 1 л дистиллированной воды в мерной колбе. Из основного раствора готовят рабочие стандартные растворы (в деньпроведения анализа) с содержанием 100, 50, 25 и 10 мг/л разбавлением егосоответственно в 10, 20, 40 и 100 раз. При проведении анализа с градуировочнымраствором проводят те же операции, что и с анализируемой пробой. Затеминтенсивность окраски исследуемого образца сравнивают с окраской эталонныхрастворов визуально или на фотоэлектроколориметре (табл.).
Таблица Ориентировочноесодержание нитритов
/>
При массовыханализах растений на содержание нитратов используют потенциометрическийметод, который позволяет определить различные физико-химическиевеличины и проводить количественный анализ путем измерения электродвижущей силыэлемента. Этот метод основан на применении нитратселективного электрода,позволяющего быстро и точно проводить анализы вытяжек из свежего и сухогорастительного материала. Метод хорош не только благодаря высокой точности, но иуниверсальности применения, в том числе и для растительной продукции, имеющейярко окрашенный сок, мешающий распознаванию нитратов колориметрическимиметодами.
Нитратселективныйэлектрод относится к ионоселективным электродам с жидкой мембраной, обладающейсвойствами полупроницаемости и повышенной избирательности по отношению копределенному типу ионов. Это свойство позволяет определять активностьанализируемого иона по результатам одного измерения, т. е. прямымпотенциометрическим методом.
Жидкиемембраны изготавливают на базе ионообменного раствора в соответствующемрастворителе. Этим раствором пропитывают стеклянный фильтр или синтетическуюпористую пластинку (тефлон, поливинилхлорид и т. д.). К растворителюпредъявляют следующие требования:
· не смешиваться сводой;
· обладать высокойвязкостью, чтобы не вытекать из мембраны;
· иметь пониженнуюупругость пара, чтобы не улетучиваться;
· иметьотносительно высокую диэлектрическую постоянную, чтобы ассоциация ионов невыходила за разумные пределы.
Ионообменныйраствор образует с исследуемым ионом диссоциирующее в той или иной степениионное соединение или же связывает исследуемые ионы в комплекс, устойчивый вданном растворителе.
На рисункепредставлена схема устройства ионо(нитрат)селективного электрода. Мембрананитратселективного электрода содержит положительно заряженный комплексный ионпереходного металла (Ni2+, Fe2+) с хелатными группамио-фенантролина.
/>
Рис. Схемаионоселективного электрода с жидкой мембраной: 1 – внутренний электрод сравнения (хлорсеребряный); 2 – исследуемыйраствор; 3 – ионообменный раствор; 4 – пластиковый корпус устройства; 5 –жидкая мембрана, приготовленная из пористой диафрагмы, пропитанной ионообменнымраствором
Предложены идругие жидкостные нитрат-электроды, полученные на основе растворов нитратадиметилгексилдецилбензиламмония в деканоле, нитратов тетраоктиламмония иполимерных ионообменных систем.
Однако дляразличных практических применений, особенно в почвоведении и агрохимии, отдаютпредпочтение пленочному нитрат-электроду на основе тетрадециламмоний нитрата вдибутилфталате.
Глава4. Методические разработки по теме «агрохимия»Урок1. Химические секреты агронома
Цели.Познакомить учащихся с отдельными агротехническими приемами и химическимипроцессами, лежащими в их основе; сформировать практические знания, необходимыедля работы на даче или приусадебном участке.
Задание 1.Ваш сосед прочел в книге для садоводов-любителей, что при посадке плодовыхдеревьев и ягодных кустарников надо в яму для саженцев кроме удобрений положитьнесколько расплющенных и обожженных на костре металлических консервных банок, ипопросил вас объяснить смысл этого приема.
Как вы этообъясните с точки зрения химика? И почему нередко комнатные растения,посаженные в металлическую банку из-под консервов, лучше растут, чем такие жерастения в глиняных горшках?
Задание 2.Известно, что под большинство сельскохозяйственных культур можно вносить толькоперепревший навоз, лучше прошлогодний. Но при хранении навоз теряет большоеколичество азота – основного питательного элемента. Для уменьшения потерь азотак навозу добавляют суперфосфат.
За счет какихпроцессов теряется азот при хранении навоза и почему эти потери можно уменьшитьс помощью суперфосфата?
Задание 3.Этилен является природным стимулятором – его накопление в плодах способствуетих созреванию, что используют для искусственного ускорения созревания. Чаще применяютне этилен, а продукты, его высвобождающие, например этефон.
Опыт поускорению созревания плодов под действием этилена вы можете поставить вусловиях школьного химического кабинета, например, с помидорами. Опытным путемустановлено: для созревания помидоров необходимо, чтобы один объем этиленаприходился на 2000 объемов воздуха.
Этилен можнополучить из этилового спирта и серной кислоты в специально собранном аппарате.Под действием концентрированной серной кислоты в присутствии катализатора –кварцевого песка – этиловый спирт отщепляет воду с образованием этилена:
С2Н5ОН® С2Н4 + Н2О.
В качествекамеры дозревания можно использовать шкаф или тумбочку, которую надо хорошозагерметизировать. В камеру помещают зеленые томаты; раз в сутки,предварительно ее проветрив, подают этилен. Под действием этилена томатысозревают за 5–6 дней, в контрольном опыте – за 10–12.
Рассчитайте,сколько надо взять этилового спирта, чтобы получить нужное для опыта количествоэтилена.
Задание 4. ВТимирязевской сельскохозяйственной академии в XIX в. произошел курьезныйслучай. Два года здесь тщетно пытались вырастить зимой огурцы. Не помогалиникакие научно обоснованные приемы. Тогда пригласили одного клинскогоогородника и предложили ему выращивать в теплицах огурцы «в свою пользу»,но при условии, что он разрешит перенять его приемы.
Клинскийгость решил проблему с помощью навоза, но в почву его не вносил. С первого жезахода в теплице получили отменный урожай огурцов. По этому поводу профессорА.Г. Дояренко писал: «Клинскиеогородники вековым опытом… выработали приемы управления самыми тонкимижизненными процессами растений...»
Каким именнопроцессом научились управлять клинские огородники с помощью навоза и в чемзаключается их секрет?
Задание 5. УА.К. Толстого в одном из стихотворенийесть строка: "… вслед за пахарем прилежным ходят жирные грачи".Действительно, все, кому приходилось наблюдать вспашку почвы, замечают, что заплугом ходят стаи птиц и склевывают червей, которые при вспашке с оборотомпласта оказываются на поверхности. Может ли этот чисто биологический процесс –поедание червей птицами – повлиять на химический состав почвы?
Задание 6.Любителям разводить «огород на подоконнике» рекомендуют экологическичистое и к тому же бесплатное удобрение, которое можно приготовить, еслискорлупу сырых яиц поместить в банку с водой. Через несколько дней водаприобретает специфический «тухлый» запах – значит, удобрение готово иможно поливать огород. Банку лучше держать закрытой, чтобы запах нераспространялся по квартире.
Какой элементпитания получают растения с этим удобрением и в какой форме? Чем обусловлен «тухлый»запах?
Задание 7. Всвязи с экономическим кризисом на Украине было закрыто много угольных шахт.Оставшиеся без работы шахтеры занялись огородничеством и, как людихозяйственные, решили использовать имущество, оставшееся после закрытия шахт, вчастности, и взрывчатку с истекшим сроком хранения в качестве удобрения. Этаинформация была опубликована в одной из газет г. Донецка. Насколько этообосновано с точки зрения агрохимика?
Задание 8.Если вы решили заново побелить потолки в своем доме мелом или известью,предварительно необходимо потолки «размыть», т. е. после размачиванияснять всю старую побелку скребком. Это очень грязная работа, после которойприходится выносить из дома большое количество старой побелки. Обычно еевыбрасывают в мусорные ящики.
Можно липопытаться использовать ее в саду или огороде?
Задание 9.Все, кто занимается огородничеством, знают, что хороший компост можно получить,если выдерживать компостную кучу не менее полугода. Но многим удается ускоритьэтот процесс, поливая компостную кучу водой, которую собирают после мытьямолочной посуды, и бросая в нее отходы черного (ржаного) хлеба.
За счет какихпроцессов в этом случае созревание компоста ускоряется?
Задание 10.Сейчас далеко не все дачники могут приобрести навоз, поэтому многие пользуютсяжидким удобрением, приготовленным из выполотых на огороде сорняков. Бочкузаполняют до половины объема сорняками, доливают водой доверху, прикрывают полиэтиленовойпленкой и выдерживают 10–12 дней. Когда процесс брожения закончится, жидкоеудобрение можно вносить на грядки.
Как выдумаете, зависит ли эффективность такого удобрения от вида сорных растений, изкоторых оно приготовлено?
Задание 11.Раньше хозяйки воду, в которой отваривали очищенные овощи для салата,использовали для приготовления первого блюда. Сейчас рекомендуют ее выливать,т. к. при варке в воду переходят нитраты, которые могут содержаться в овощах.
Можно ливсе-таки с пользой употребить этот отвар, если вы живете в городской квартире?
Задание 12.Вы обнаружили в хозяйстве полмешка цемента, который хранится очень давно, ихотя цемент не потерял сыпучесть, но уже почти не схватывается.
Можно линайти ему какое-то применение в сельском хозяйстве?
Задание 13. Вкниге А.М. Юдина, М.Н. Ратманского «Домоводство. 5000 советов и рецептов всогласии с природой» (М.: Совет ветеранов книгоиздания, 1994) приведентакой рецепт быстрого проращивания семян петрушки, которая, как известно,является «тугорослым» растением: «Семена петрушки могут прорастив течение нескольких часов, если замочить их в свежем молоке, посыпать землютрижды с интервалом 10–15 мин тонко размолотой негашеной известью, после чегопосеять семена и спрыснуть водой».
Как вы можетеобъяснить сущность этого приема?
Задание 14.Навозная жижа – ценное быстродействующее азотно-калийное удобрение. На крупныхживотноводческих фермах оборудуют специальные сборники для хранения навознойжижи, поверхность которой нередко покрывают слоем нефти или отработанногомашинного масла.
Попробуйтеобъяснить, с какой целью это делают.
Задание 15.Чтобы семена сельскохозяйственных культур хорошо сохранялись, они должны иметьвлажность не более 15%. Высушить семена не всегда просто, т. к. нагреваниеприводит к потере всхожести. В связи с этим нередко применяют химическую сушку:смешивают семена с безводным сульфатом натрия Na2SO4. Этасоль легко образует очень прочный кристаллогидрат состава Na2SO4•10H2O,поэтому при смешивании соли с влажными семенами она отнимает от них воду исвязывает ее в кристаллогидрат.
Рассчитайте,сколько нужно сульфата натрия для высушивания 10 кг семян, имеющих влажность 25%, до кондиционной влажности 15%.
Задание 16.Современные теплицы оснащены сложным техническим оборудованием, котороеавтоматически поддерживает в ней нужную температуру, влажность воздуха и егосостав. В большинстве теплиц воздух искусственно обогащен диоксидом углерода СО2из баллонов. Все оборудование теплиц работает круглосуточно, но подачу СО2ночью прекращают. Почему?
Задание 17.На Востоке бытовала такая легенда. Однажды властелин приказал своему садовникузаставить зеленые груши вызревать за одну ночь. Если же посмеет ослушаться,может лишиться головы. Садовник поставил корзину с грушами в угол своейкаморки, зажег ладан и стал горестно молиться. И произошло чудо – к утру грушисозрели!
Можно лиобъяснить это чудо с точки зрения химии и физиологии растений? Напомним, чтоладан – смолистое вещество растительного происхождения.
Задание 18. В 1629 г. голландский ученый Я. Ван Гельмонтпоставил интересный опыт. В высушенную землю он посадил побег ивы,предварительно взвесив и землю, и побег. В течение пяти лет побег поливалидождевой водой. Через пять лет побег превратился в дерево, прибавив в весе 164 фунта. Земли убавилось только полтора фунта. Ученый сделал вывод: растение питалось только водой.
Правильный ливывод сделал ученый? За счет каких химических процессов и веществ моглопроизойти увеличение массы растения?
Задание 19.Обитающие в почве мелкие млекопитающие – кроты, слепыши, роя норы и гнезда,перемещают огромные количества почвы. Например, кроты в зависимости от ихчисленности перерывают от 3,9 до 55 т на один гектар, а их выбросы в лесахзанимают до 37% территории. Вместе с почвой перераспределяются и химическиеэлементы. В перерытом слепышами верхнем слое чернозема возрастает содержаниекальция: они перемещают почву из нижнего черноземного карбонатного горизонта,находящегося на глубине около 1 м, к верхнему.
Попробуйтевыразить эту «агрохимическую» работу в килограммах на гектар:рассчитайте, сколько кроты перемещают кремния и железа, если содержание этихэлементов в тех слоях почвы, где протекает жизнедеятельность кротов, составляетсоответственно 33,0 и 3,7%.Ответы и решения
1. Консервныебанки изготавливают из жести (тонкая холоднокатаная сталь), на поверхностькоторой для предохранения от воздействия пищевой среды и коррозии наносятзащитный слой олова. Постепенно растворяясь под действием воды и почвенныхкислот, они обеспечивают дополнительную минеральную подкормку, и растение лучшерастет. Предварительно банки необходимо обжечь, т. к. их поверхность изнутрипокрыта специальным пищевым лаком.
2. В навозечасть азота содержится в виде мочевины (NH2)2CO, котораяразлагается:
/>
Выделяющийсяаммиак связывается суперфосфатом в прочное соединение.
3. Преждевсего необходимо рассчитать объем камеры. Предположим, он равен 1 м3, или 10000 л. Для получения концентрации этилена 1:2000 в камере такого объема необходимо 5 л этилена (10000:2000) ежедневно, на 6 дней – 30 л. По уравнению реакции 1 моль С2Н5ОН образует 22,4 л этилена:
/>
4. Клинскиеогородники умели управлять процессом фотосинтеза. В теплицах они ставили бочкис навозом, разбавленным водой. При его брожении выделяется углекислый газ засчет разложения мочевины. Повышение концентрации СО2 в воздухетеплицы активизирует процесс фотосинтеза, что и приводит к повышению урожая. Всовременных тепличных хозяйствах СО2 подают из баллонов.
5. Дождевыечерви пронизывают почву сетью ходов, что улучшает аэрацию и ускоряет протеканиевсех окислительных процессов в почве. Питаясь разлагающимися органическимивеществами, черви пропускают через свой кишечник большое количество почвенноймассы, выделяя ее в переработанном виде. Эти выделения составляют до несколькихсот тонн на один гектар и являются прекрасной средой для размножения почвенныемикроорганизмов, численность которых увеличивается в несколько раз. Это такжеспособствует разложению органических веществ и превращению их в доступныерастениям формы. Таким образом, жизнедеятельность червей ускоряет разложениеорганических веществ почвы и влияет на ее химический состав, повышаяплодородие.
Сейчас всельском хозяйстве получает все большее распространение технология выращиванияэкологически чистых овощей, основанная на использовании в качестве удобрениябиогумуса. Последний получают, специально заселяя массу растительных остатков(компост) калифорнийскими червями. Следовательно, уничтожение червей птицаминеблагоприятно для земледельца, т. к. приводит к изменению химического составапочвы, уменьшая ее плодородие.
6. Содержимоеяиц, оставшееся в пустой скорлупе, в водной среде при комнатной температуреподвергается реакции гниения, характерной для белков. Гниение называют такжеаммонификацией, т. к. при этом азот, содержащийся в молекулах белков,превращается в аммиак и ион аммония NH4+, в результате онстановится доступным растениям, которые, как известно, могут усваивать азоттолько в виде неорганических ионов.
Гниениебелков протекает под действием гнилостных микроорганизмов и начинается сгидролиза белков до аминокислот, которые затем ассимилируются микроорганизмами,выделяющими разнообразные продукты, в том числе и дурно пахнущие аммиак,сероводород. Полученное таким способом жидкое удобрение содержит главнымобразом азот.
7. Впромышленности в качестве взрывчатых веществ чаще всего применяют аммониты –смесь NH4NO3, взрывчатого нитросоединения и различныхдобавок, например алюминиевая пудра. Нитрат аммония – высококонцентрированноеазотное удобрение, так что идея, с точки зрения агрохимика, вполне здравая.
При внесениив почву сухого аммонита хорошо растворимый нитрат аммония быстро проникает впочву, но остается плохо растворимый в воде тринитротолуол. По этой причинелучше использовать не аммонит, а водную вытяжку из него. Правда, удобрениетрудно дозировать, для этого надо знать точный состав смеси и рассчитатьконцентрацию нитрата аммония в растворе.
8. Стараяпобелка состоит в основном из СаСО3, который хорошо вносить в кислыепочвы, хотя растворяется он довольно медленно.
9. Прикомпостировании органических остатков происходят процессы аммонификации инитрификации. В результате их азот органических соединений превращается вусвояемую растениями форму. Процессы аммонификации и нитрификации по своейприроде микробиологические, т. к. протекают под действием бактерий. Поливаякомпостную кучу молочными отходами и добавляя остатки хлеба, мы заселяем ееполезными микроорганизмами, которые ускоряют разложение органических остатков.
10. Да, зависит.Чем больше в растении протеинов, тем больше азота в полученном жидкомудобрении. Хорошее удобрение получается из крапивы.
11. Этойводой можно полить комнатные цветы, конечно, если овощи отваривали без соли.
12.Минералогический состав наиболее распространенного портландцемента (в %):
3СаО•SiO2– 45–65, 2СаО•SiO2 – 10–25, 3СаО•Al2O3 – 4–12,4СаО•Al2O3•Fe2O3 – 1–15, CaSO4•2H2O– до 5.
С водойцемент взаимодействует, образуя, в частности, Са(ОН)2. Так что долгохранившийся цемент можно внести в кислую почву для ее нейтрализации.
13. Призамачивании в молоке семена покрываются тонкой пленкой питательных веществ.Аналогичный прием, который называется дражированием, широко применяют врастениеводстве. Негашеная известь, вносимая в почву небольшими дозами,постепенно будет взаимодействовать с водой с выделением тепла и обеспечитдлительный подогрев почвы, что очень важно для быстрого прорастания.
14. Внавозной жиже значительное количество азота находится в виде мочевины (NH2)2CO,которая под влиянием уробактерий быстро разлагается на NH3 и СО2.При хранении навоза аммиак быстро улетучивается, и ценность удобренияснижается. Слой нефти или машинного масла препятствует разложению мочевины.
15. В 10 кг семян при 25%-й влажности содержится 10•0,25 = 2,5 кг воды, при 15%-й – 10•0,15 = 1,5 кг. Надо связать 2,5 – 1,5 = 1 кг воды. М(Na2SO4) = 142 г/моль, этоколичество соли связывает 10 моль воды – 180 г.
/>
16. СО2нужен для фотосинтеза и может использоваться только на свету (см. задание 4).
17. Пригорении смол природного происхождения образуется много различных газообразныхвеществ, в том числе и некоторое количество этилена, который являетсярастительным гормоном, ускоряющим созревание плодов. В естественных условиях еговыделяют созревающие плоды. Этилен и продукты, высвобождающие его, широкоприменяют для ускорения созревания всех экзотических фруктов, которые снимают ивезут в Европу недозрелыми, а затем они «созревают» в специальныхкамерах под действием этилена (см. задание 3).
18. Я. Ван Гельмонт сделал ошибочный вывод: он не учел процессфотосинтеза, за счет которого и происходит накопление растительной массы напланете:
6СО2+ 6Н2О + Q = C6H12O6 + 6O2.
19. Есликроты перемещают от 3,9 до 55 т почвы на 1 га, то кремния они при этом перемещают от 3900•33/100=1287 кг до 55000•33/100=18150 кг; железа – от3900•3,7/100=144,3 кг до 55000•3,7/100=2035 кг.
Конечно, этицифры – усредненные, а такой большой разброс значений объясняется различнойчисленностью кротов в каждой почвенно-климатической зоне.
Урок №2. «Важнейшиеплодово-ягодные растения»
Задачи:
1. Познакомитьучащихся с важнейшими плодово-ягодными растениями, биологическими основами ихвыращивания, значением в жизни человека, достижениями современных ученых.
2. Умение составлятьсхемы, обобщать материал, работать с текстом учебника.
3. Элементыагрономического воспитания.
I. Проверка знаний.
1. Доказать, чтоклубень – это видоизмененный побег, а не плод. (у доски)
2. Образованиекрахмала в клубнях. (схема) (у доски)
3. Дайтехарактеристику картофелю.
4. Беседа с классом:
- историявозделывания картофеля
- название вида,семейство, класс
- строение цветка
- почему в Россиипри Петре 1 были картофельные бунты?
5. Работа сучебником.
Картофелю требуется многосвета. На затененных участках урожаи клубней бывают низкими. Почему?(образование крахмала на свету)
- Почему картофельнеобходимо окучивать? (образуются подземные побеги – столоны, на них клубни)
6. Проверочнаяработа
1 вариант 2 вариант 3 вариант
1. Характеристика семейства Злаковые
2. Характеристика редьки дикой
1. Характеристика семейства Лилейные
2. Характеристика паслена черного
1. Характеристика семейства Бобовые
2. Характеристика вишни садовой 3. Перечислите представителей и их использование из семейства Пасленовых Розоцветных Крестоцветных II. Новый материал
1. Плодово-ягодныерастения
Плодово-ягодные растения– растения, которые дают плоды или ягоды, выращиваемые в садах человеком.
Пример: яблоня, вишня,слива, груша, малина, клубника.
К какому семействуотносятся эти представители? (сем. Розоцветные)
Какие признаки семействаРозоцветных характерны для яблони?
Л.р. «Характеристикаяблони» – 1 вариант
Л.р. «Характеристикамалины» – 2 вариант
/>
2. Яблоня –важнейшая плодовая культура
1. Плод яблони –яблоко
Дайте характеристикуплоду. (работа с учебником стр. 180)
Яблоко – сочный,многосемянный плод.
Почему плод яблони называетсяяблоко, а не ягода? (стр. 12)
Ягода – сочный плод смякотью, покрытый снаружи тонкой кожицей, внутри – мелкие семена.
Яблоко — сочный плод смякотью. Семена расположены в специальных кожистых лунках. Семян мало.
2. Особенностистроения яблони
Корневая система у плодоносящего дерева сильно разрастается, значительнопревышает своими размерами надземную часть – крону. Корни в глубину уходят до 10 метров, разрастаются в ширину на 5 – 10 метров во всех направлениях, образуя приствольный кругкорней.
Как необходимо сажатьяблони? На каком расстоянии друг от друга?
Содержание веществ вяблоках:
- до 25% сахара
- органическиекислоты
- соли железа
- витамины А, В, С
Почему необходимо выращиватьяблони?
3. Уход зарастениями в саду
1. Удаление сухих,сломанных и больных ветвей. Почему? (затеняют листья, больше уходит впустуюпитательных веществ, разносят болезни)
2. Побелка штамбов(предохранение от грызунов и насекомых-вредителей)
3. Формированиекроны.
4. Борьба свредителями и болезнями.
5. Внесениеудобрений.
Работа с учебником:
Какие минеральныеудобрения вы знаете?
Какие удобрения надовносить в плодовом саду? (фосфор ускоряет созревание плодов)
Приведите примерважнейшего фосфорного удобрения. (суперфосфат)
3. Работы Н.В.Мичурина
1. Мичурин – железнодорожный служащий исадовод. Делал диковинные опыты с садовыми растениями.
Пример: он вывел вишню сбелыми плодами, на яблоне росли груши и рябина, а не картофеле – помидоры.
Создал 350 новых сортов.Задумал создавать северное садоводство.
2. Сорта яблонь
Антоновка, Ранет,Симиренко, Налив белый, Боровинка, Джонотан
Яблони бывают ранних(летних)
средних (осенних)
поздних (зимних) сортов
Зимние яблоки снимают сдеревьев позже других, закладывают на хранение, где они созревают.
Признаки сорта яблони присеменном размножении не передаются. => Размножение при помощи прививки.III. Закрепление
Беседа:
1. Какиеплодово-ягодные растения выращивают в нашей местности?
2. Что делается внашей стране, чтобы удовлетворить потребности населения в плодах и ягодах?
3. Как выращиваютяблони?
4. Какую работупроводят по уходу за плодово-ягодными растенями в саду?
Литература
1. Логинов Н.Я.,Воскресенский А.Г., Солодкин И.С. Аналитическая химия. М.: Просвещение, 1975;
2. Корыта И.,Дворжак И., Богачкова В. Электрохимия. М.: Мир, 1975;
3. Никольский Б.П.,Матерова Е.А. Ионоселективные электроды. Л.: Химия, 1980.
4. БандманА.Л., ВолковаН.В. и др. Вредные химические вещества.Неорганические соединения элементов V–VIII групп. Справочное издание. Под ред.В.А. Филова и др. Л.: Химия, 1989, 592с.; ДорофееваТ.И. Эти двуликие нитраты. Химия в школе,2002, № 5, с.45;
5. МельниченкоГ.Ф., КирсановаВ.Ф., БитковаН.П. Выращивание экологически чистойовощной продукции: томаты, перец, баклажаны. Благовещенск, 1993, 62с.;
6. СкурихинИ.М., НечаевА.П. Все о пище с точки зрения химика.М.: Высшая школа, 1991, 288с.;
7. ЩитоваЭ.П. Опыты по химии с экологической направленностью.Благовещенск, 1993, 27с.