Залізо

  1. Залізна руда
  2. Фізичні та хімічні властивості
  3. Зміст в природі
  4. До почвообразующей мінералів заліза відносять:
  5. Вміст заліза в різних типах грунтів
  6. Роль в рослині
  7. нестача заліза
  8. Недолік (дефіцит) заліза в рослинах
  9. надлишок заліза
  10. надлишок заліза
  11. Вміст заліза в різних з'єднаннях
  12. способи застосування
  13. Ефект від застосування залізовмісних добрив
  14. Стаття складена з використанням наступних матеріалів:

Якщо попросити будь-яку людину назвати цінний, рідкісний і дорогий метал, він напевно пригадає про золото, і буде абсолютно правий. Проте, благородне золото не завжди знаходилося на своєму заслуженому місці. Наприклад, коли люди тільки навчилися отримувати алюміній, предмети з нього могли собі дозволити лише дуже заможні верстви населення, а дефіцитні алюмінієві столові прибори подавалися на званих вечерях тільки найдорожчим і шановним гостям. Решта, кидаючи на них заздрісні погляди, були «змушені» орудувати золотими виделками й ложками, які тоді представляли не настільки прекрасними, як блискучі, легкі, що гнуться вироби з божественного алюмінію.

Є й інші приклади подібної історичної несправедливості. Так, за часів Гомера найпоширенішою великої валютою були раби, бичачі шкури і залізо. Навіть будучи неочищеним, погано кують і не якісним за всіма іншими показниками, залізо цінувалося аж в десять разів вище, ніж золото, адже тоді воно було найміцнішим з усіх відомих матеріалів, і, до того ж, добувалося з великими труднощами.

Пройшли століття. Сиродутний спосіб отримання металу забувся, йому на зміну прийшло використання сучасних доменних печей. Якість одержуваного заліза в рази покращився, люди познайомилися зі сталлю, проте, поряд з підвищенням міцності і ковкості, вартість заліза все більше падала, так, що зараз його вже не можна назвати дорогим. Проте, якщо говорити про цінності цього металу, то подекуди він як і раніше залишився за необхідне, незамінним і затребуваним. Все золото світу не замінить тієї невеликої кількості заліза, яке міститься в кожному організмі і підтримує його життя ... [7]

Залізна руда

Залізна руда

Використано зображення: [10]

Фізичні та хімічні властивості

Залізо (Ferrum) Fe - хімічний елемент побічної підгрупи VIII групи періодичної системи Менделєєва. Атомний номер - 26. Атомна маса - 55,85. Будова атома заліза типово для перехідних елементів. Це визначає змінну валентність і яскраво виражену здатність до комплексоутворення у даного металу. [1]

Для заліза характерні двовалентні і тривалентні сполуки. Відомі також солі залозистої кислоти, де залізо шестивалентного.

Залізо - пластичний метал сріблястого кольору, добре піддається куванні, прокатці і іншим видам механічної обробки.

  • Щільність - 7,87 г / см3,
  • Температура плавлення - 1539 ° С,
  • Температура кипіння - 2870 ° С.

Тверде залізо розчиняє в собі багато елементів, зокрема, вуглець. На вологому повітрі залізо іржавіє, тобто покривається нальотом гідратованого оксиду заліза бурого кольору. Даний оксид пухкий і від подальшої корозії залізо не захищає. У воді даний метал інтенсивно кородує. При рясному доступі кисню формуються гідратів форми оксиду тривалентного заліза. При нестачі кисню утворюється змішаний оксид.

Метал легко розчиняється в соляній кислоті будь-якої концентрації, в розведеної сірчаної кислоти, в азотній кислоті. До концентрованих сірчаної та азотної кислот залізо пасивно. [3]

Зміст в природі

Залізо - найпоширеніший після алюмінію метал на землі. Його маса становить 4% від маси земної кори. У природі воно зустрічається у вигляді найрізноманітніших з'єднань: сульфідів, оксидів, силікатів. У вільному стані залізо можна зустріти тільки в метеоритах.

Найважливіші руди заліза - магнітний залізняк, червоний залізняк, бурий залізняк, шпатовий залізняк. У великих кількостях зустрічається залізний колчедан. [3]

Залізо концентрується переважно в основних серіях магматичних порід. Глобальна поширеність заліза становить 45%.

Геохімія сполук Fe в навколишньому середовищі має складний характер, визначається здатністю елемента легко міняти валентність в залежності від фізико-хімічних умов середовища і тісно пов'язана з циклами вуглецю, кисню і сірки.

Зазвичай окислювальні і лужні умови середовища сприяють осадженню заліза, а відновлювальні та кислі розчиняють його сполуки. Вільне залізо швидко фіксується у вигляді гідроксидів і оксидів, заміщає магній і алюміній і утворює комплекси з хімічними лігандами. [4]

У грунтах залізо присутній в основному у вигляді оксидів і гідроксидів і знаходиться або в вигляді невеликих частинок, або пов'язане з поверхнею мінералів. У багатих органікою горизонтах залізо присутній у формі хелатів.

До почвообразующей мінералів заліза відносять:

  1. Гематит. Зустрічається в грунтах аридних, семіарідних і тропічних районів. Успадковується від материнських порід.
  2. Маггеміт. Утворюється в сильно виветрелих грунтах тропічних зон і найчастіше присутня в скупченнях гематиту, магнетиту, гетиту.
  3. Магнетит. Успадкований від материнських порід. Тісно пов'язаний з маггеміта.
  4. Феррігідріт. Широко поширений, але дуже нестабільний, легко переходить в гематит в районах з помірними гумідамі.
  5. Гетит. Поширений в грунтах всіх кліматичних зон мінерал заліза.
  6. Лепідокрокіт. Типовий для погано дренованих грунтів (рисових полів) і грунтів помірних гумідних районів. Освіта даного мінералу здійснюється при низьких значеннях pH, низькій температурі і в відсутності тривалентного заліза.
  7. Ільменіт. У грунтах зазвичай не зустрічається. До вивітрювання стійкий. Успадкований від материнських порід.
  8. Пірит, сульфід заліза і ярозит. Серосодержащіе мінерали. Широко поширені в затоплюваних грунтах з вмістом сірки, наприклад, в кислих сульфатних.

І мінерали, і органічні сполуки заліза легко перетворюються в грунтах. При цьому органічна речовина впливає на утворення оксидів заліза.

З'єднання заліза з органікою ґрунту є важливим резервом доступних з'єднань даного металу для рослин. З залізом взаємодіють гумінові речовини, органічні кислоти, сідерофори, феноли.

Взаємодія заліза з гуміновими речовинами супроводжується утворенням водорозчинних і малорозчинних у воді сполук. На розчинність комплексів впливають багато факторів, зокрема, хімічна природа, співвідношення компонентів, а також реакція середовища. Як правило, гумінові кислоти характеризуються більшою схильністю до утворення нерозчинних сполук з металами, ніж фульвокислоти. У зв'язку з цим фульватно комплекси заліза розглядають як важливий фактор, що визначає і міграцію цього металу по грунтовому профілю, і його доступність рослинам. [1]

Перетворення заліза здійснюється і мікроорганізмами. Деякі види бактерій залучені в круговорот даного елемента і акумулюють його на поверхні живих клітин. [4]

Вміст заліза в різних типах грунтів України, згідно з даними: [2]

Грунт

Залізо,%

Чорнозем на мергелі (Крим)

0,8-1,9

південний чорнозем

1,5 -2,1

Перегнійно-карбонатна

2,5

среднеподзолістих

0,2

Вміст заліза в різних типах грунтів

Вміст заліза в грунтах СНД становить близько 3,11% і залежить від типу почвообразующей породи. Встановлено, що коливання в змісті заліза в орному горизонті різних грунтів досягають значних величин.

Сумської області (Україна) містять 0,02% заліза. Волині (Україна) - до 3-4%. Львівської області (Україна) - 2,5% Криму - 0,8-2,1%. Київського Полісся - 0,2% заліза. [2] містять більше розчинної неорганічного заліза, ніж нейтральні і лужні. [4] характеризуються процесом відновлення двовалентного заліза до тривалентного. Цей процес забезпечує збільшення розчинності заліза. Він тісно пов'язаний з метаболічної діяльністю деяких бактерій і може призводити до високої концентрації двовалентного заліза в деяких затоплюваних грунтах. [4] і грунту з високим вмістом засвоюваних фосфатів містять недостатньо заліза, що пояснюється переходом його в малодоступною для рослин стан. [5] характеризуються надмірною кількістю заліза. містять велику кількість закисних сполук заліза. Дані сполуки негативно впливають на ріст рослин. Усувається це вапнуванням ґрунтів. [5]

Ознаки дефіциту заліза, згідно з даними: [6]

Культура

симптоми нестачі

Картопля

Верхівки і краї молодого листя зелені, середина - біляста

томати

Рослини пригнічені;

Хлороз проявляється на молодих листках, але навіть дрібні жилки зберігають зелений колір;

Посилення - дрібні жилки втрачають зелений колір, платівка стає жовто-білої

огірки

Хлороз - на молодому листі основного і бічного пагонів;

Зелені тільки основні і бічні жилки;

Пластинка листка - від світло-зеленої до жовто-білого;

Надалі на листках з'являються некротичні плями, а хлороз поширюється на старе листя

малина

Молоде листя на верхівкових пагонах - жовтуваті, близько країв з'являються коричневі плями відмерлої тканини.

Чорна смородина

Хлороз на молодому листі верхівкових пагонів.

яблуня

Молоде листя на пагонах - хлоротичні, майже білі з коричневими цятками на краях;

Хлороз на листках зменшується зверху вниз;

При тривалому дефіциті окремі гілки відмирають;

Плоди палево-землистого кольору

Роль в рослині

біохімічні функції

Залізо відіграє активну роль в окислювально-відновних реакціях хлоропластів, мітохондрій і пероксисоми, а також виконує багато інших функцій в рослинах.

Участь заліза в окислювально-відновних реакціях визначається легкої зміною валентності і високою здатністю до комплексоутворення.

Важлива роль заліза в біохімії рослин підтверджується наступними факторами:

  1. Залізо виявляється в геме і негемових білках і концентрується в хлоропластах.
  2. Органічні комплекси заліза беруть участь в перенесенні електронів в процесі фотосинтезу.
  3. Негемового залізовмісні білки беруть участь у відновленні нітритів і сульфатів.
  4. Процес утворення хлорофілу здійснюється за участю заліза.
  5. Залізо втягується в метаболізм нуклеїнової кислоти.
  6. Відома каталітична і структурна роль двовалентного і тривалентного заліза. [4]

Форми і з'єднання заліза в тканинах і органелах клітин рослин

В рослина залізо надходить в двухвалентной формі. Надалі відновлена ​​форма заліза проходить через реакції реокісленія, і в тканинах вже міститься і Fe (II), і Fe (III), в більшій частині в комплексах з різними органічними сполуками.

залізо запасається у вигляді фітоферрітіна, який складається із з'єднань тривалентного заліза і білкової оболонки. Фітоферрітін найчастіше знаходиться в кристалічній формі. Його зміст велике в листі, вирощених в темряві, але в процесі зеленения на світлі фітоферрітін швидко зникає. Він локалізується також в ксилемі і флоемі, крім того, зустрічається в бульбах бобових і в насінні. значна частина заліза знаходиться в фізіологічно неактивній формі і зосереджена у вигляді малорозчинних сполук.

Велика частина заліза в рослинах знаходиться в трехвалентном стані, тоді як фізіологічно важливою є фракція Fe (II) / Fe (III), оскільки саме ця фракція схильна до оборотним окислювально-відновним перетворенням.

- основна форма транспорту заліза з коренів в пагони рослин, який здійснюється по ксилемі. Рухливість даного елемента у флоеме середня. Вона нижче, ніж у калію, азоту, фосфору і сірки, але вище, ніж у кальцію і марганцю. залізо зустрічається як в гемової, так і у негемового формі.

Гем - це железопорфіріновий комплекс. Атом заліза в ньому координується чотирма атомами азоту піррольних кілець протопорфирина. Останній надає стабільність білкової глобуле гемсодержащих ферментів.

Як простетичної група, гемовое залізо включено до складу багатьох білкових з'єднань. Це цитохроми, нитратредуктаза, нітритредуктази, пероксидаза і каталаза, леггемоглобін, ферредоксин, нитрогеназа, супероксиддисмутаза, аконітаза, ліпоксигенази і багато інших. [1]

нестача заліза

нестача заліза

Недолік заліза - хлороз листя квасолі

Використано зображення: [9]

Недолік (дефіцит) заліза в рослинах

Дефіцит заліза - проблема для багатьох сільськогосподарських культур. Причина нестачі даного елемента в рослинах - низький вміст доступних форм заліза в окультурених грунтах. Недостатність заліза чинить негативний вплив на багато фізіологічні процеси в тканинах рослин і призводить до ослаблення зростання їх і розвитку і, як наслідок, зниження врожайності. [4]

Дефіцит заліза широко представлений в регіонах поширення карбонатних грунтів (30% поверхні землі). Недолік рухомих форм заліза в даному типі грунтів призводить до виникнення небезпечного захворювання - залозистого (карбонатного, вапняного) хлороза. Це захворювання при розвитку може привести до загибелі рослини.

Дефіцит заліза проявляється також при високому вмісті в грунті марганцю, цинку, міді.

На ріст листя дефіцит заліза впливає в меншій мірі. Розподіл клітин і уповільнення зростання проявляються лише при гострій недостатності заліза. Найбільш значні зміни проходять в пластидних апараті листя. Пластида зменшуються в розмірах, система тилакоидов скорочена. Синтез білка в хлоропластах і цитоплазмі пригнічується, причому, в перших - сильніше.

Нестача заліза позначається на зниженні вмісту в листі хлорофілу і придушенні активності фотосистем. Зміни фотосинтезу відображаються на вуглеводному обміні рослин, зокрема, спостерігається зниження вмісту цукрів і крохмалю в листках. [1]

Симптоматика залозистої недостатності проявляється в рослинах при різних рівнях вмісту заліза в тканинах рослини. Характер симптомів різний в залежності від ґрунтових, рослинних, поживних і кліматичних факторів. Найбільш типовий симптом - межжілковий хлороз молодого листя. До недоліку заліза дуже чутливі деякі фруктові дерева, овес і рис. [4]

Візуально симптоми нестачі заліза проявляються наступним чином: стає помітна біляста, блідо-зелена або жовте забарвлення тканин листа між жилками.

При сильнішому дефіциті заліза жилки листя бліднуть, а тканини відмирають.

Перші ознаки проявляються на молодому листі, оскільки через слабку реутилізацію заліза старе листя довше залишаються зеленими.

У трав'янистих рослин верхні молоді листки набувають жовтого кольору, формуються дрібні, слабкі суцвіття. У плодових дерев відзначається всихання кінчиків гілок і пагонів. [1]

надлишок заліза

надлишок заліза

Надлишок заліза - рисове поле після збирання врожаю.

Використано зображення: [8]

надлишок заліза

На грунті, збагаченої розчинними формами заліза, може спостерігатися токсичний вплив даного елемента на рослини. Зазвичай це відбувається на сильнокислому грунтах, кислих сульфатних і заплавних грунтах. Токсичність заліза часто буває пов'язана з засоленностью грунтів і низьким вмістом в них фосфору і підстав.

Встановлено, що:

  • рослини, добре забезпечені поживними речовинами, витримують вплив дуже високих концентрацій заліза;
  • коріння рису мають здатність окисляти залізо і відкладати його на своїй поверхні;
  • пошкодження коренів зводить до мінімуму їх окисну здатність, що збільшує токсичність заліза. [4]

В цілому надлишок закисних сполук заліза негативно впливає на ріст рослин. Характерними ознаками токсичного впливу заліза на рослини є відсутність некротичної тканини, розвиток хлорозу між жилками молодих листків, при якому жилки залишаються зеленими; пізніше весь лист стає білуватим або жовтим (схоже з ознаками дефіциту заліза). [6]

Вміст заліза в добривах,%, згідно з даними: [1]

добриво

Вміст заліза,%

Комплексні органічні сполуки заліза

10 - 17

піритні недогарки

46 - 47

Залізний купорос

0,05

хлорне залізо

лимоннокисле залізо

слабкий розчин

Вміст заліза в різних з'єднаннях

Широко поширене використання комплексонів заліза і деяких з відходів промисловості, що містять цей елемент.

отримуються Шляхом змішування залізного купоросу з хелаторамі. Масова Частка заліза в них ставити від 10 до 17%. Цінність хелатов візначається їх стійкістю до дісоціації в широких діапазонах кіслотності, до мікробіологічного розкладання, скроню розчінність в воде, низька токсічністю и технологічністю форм. [1] Дані кошти є найрадікальнішім варіантом Боротьба з вапняних хлорозом, а такоже іншімі проявити недостатності заліза и антагонізму металів. [2] - відходи целюлозно-паперової промісловості та виробництва сірчаної кислоти. Отримуються Шляхом відпалу флотаційніх колчеданов. Містіться 46-47% заліза. [1] . Найбільш Широке Поширення в продуктів взаємодії мінеральних солей заліза з відходами деревини (Лігносульфонаті, фенолами, поліфлавоноідамі). Найбільш перспективними сировина для Отримання комплексонів - природний лігнін. [1]

Для усунення та запобігання симптомів недостатності заліза використовуються також залізний купорос, хлорне і лимоннокисле залізо. [5]

Добрива, що містять Залізо


Показати всі добрива »

способи застосування

застосовують для внесення в ґрунт і обприскування рослин 0,1% -ним розчином. [5] застосовуються шляхом внесення в грунт. Повільно чинне добриво. Ефект досягається при безпосередньому контакті коренів рослин з вогнищем внесення піритових огірків. [1] застосовують у вигляді обприскувань рослин слабким розчином. [5] - обприскування рослин слабкими розчинами. [5]

Ефект від застосування залізовмісних добрив

Своєчасне застосування залізовмісних добрив усуває симптоми вапняного хлорозу і позитивно впливає на врожайність сільськогосподарських культур. [5]

Стаття складена з використанням наступних матеріалів:

Літературні джерела:

1.

Битюцкий Н.П. Мікроелементи і рослина. Навчальний посібник. - СПб .: Видавництво Санкт-Петербурзького університету, 1999. - 232 с.

2.

Власюк П.А. Біологічні елементи в життєдіяльності рослин. Видавництво «Наукова Думка», Київ, 1969

3.

Глінка Н.Л. Загальна хімія. Підручник для ВНЗ. Вид: Л: Хімія, 1985 р, з 731

4.

Кабата-Пендіас А., Пендіас Х. Мікроелементи в грунтах і рослинах: Переклад з англіского.- М .: Мир, 1989.- 439 с., Іл.

5.

Мінєєв В.Г. Агрохімія: Підручник 2-е видання, перероблене і доповнене.- М .: Видавництво МДУ, Видавництво «Колос», 2004.- 720 с., [16] л. Іл .: іл. - (Класичний університетський підручник).

6.

Петров Б.А., Селіверстов Н.Ф. Мінеральне живлення рослин. Довідковий посібник для студентів і городників. Єкатеринбург, 1998. 79 с.

7.

Енциклопедія для дітей. Том 17. Хімія. / Глав. ред. В.А. Володін. - М .: Аванта +, 2000. - 640 с., Іл.

Зображення (перероблені):

8. 9.

Iron deficiency , By Howard F. Schwartz, Colorado State University, Bugwood.org, за ліцензією CC BY

10. Згорнути Список всіх джерел