Химия почв - Людмила Галактионова

Галактионова Л. В., Достова Т. М.

Химия почв

1 Введение. Краткая история развития химии почв

Как самостоятельное научное направление химия почв окончательно сформировалась лишь к концу 20 века, основы же ее были заложены в далеком прошлом. Первичные знания о химических свойствах почв связаны с успешным опреснением соленой морской воды в Древнем Египте, мелиорацией засоленных почв в Ассирии, Вавилоне и Шумере, с развитием земледелия в Древней Греции и Древнем Риме. Но настоящий прорыв в становлении химии почв произошел во времена Возрождения, т.е. становления химии как фундаментальной научной дисциплины. Великий шведский химик Й.Я. Берцелиус в своем «Учебнике химии» (1839) отводит большой раздел изучению химии гумусовых веществ. Помимо этого изучением компонентов почвенного тела связано с именами таких ученых как Ф. Ахард, И. Валериус, Дж. Т. Уэй, Я. – М. Бомеллен, Ю. Либих. Среди отечественных ученых необходимо отметить вклад М.И. Афонина, В.В.Докучаева, Д.И. Менделеева, В.А. Чернова, К.К Гедройца, А.Н. Сабанина, Е.Н. Гапона, И.Н. АнтиповКаратаева, Н.П. Ремезова, Е.И. Аринушкиной, С.В. Зонна, И.В. Тюрина, М.М. Кононовой, В.В. Пономаревой, Л.Н. Александровой и многих других. В настоящее время химия почв представляет собой самостоятельную научную дисциплину, включающую в себя следующие разделы: химия почвенных процессов, химия почвенной массы, аналитическая химия почв и химические основы почвенного плодородия.

1.1 Вопросы для самоконтроля «Введение. Краткая история развития химии почв»

1. Химия почв, объект и предмет науки, важнейшие направления современной науки: химия почвенной массы, химия почвенных процессов, химические основы почвенного плодородия, аналитическая химия почв.

2. Каково прикладное значение химии почв?

3. История развития науки в древности и средневековье (работы Ф. Ахарда, И. Валериуса, Й.Я. Берцелиуса, Дж.Т. Уэя, Я. – М. Бомеллена, Ю. Либиха и др.).

4. Работы по химии почв в России в 18-19 вв (М.В. Ломоносов, М.И. Афонин, Р.Герман, В.В.Докучаев, Д.И. Менделеев).

5. Экспериментальные исследования в 20 вв ( В.А. Чернов, К.К Гедройц, А.Н. Сабанин, Е.Н. Гапон, И.Н. Антипов-Каратаев, Н.П. Ремезов, Е.И. Аринушкина, С.В. Зонн, И.В. Тюрин, М.М. Кононова, В.В. Пономарева, Л.Н. Александрова, Я.В. Пайве).

6. Опишите историю развития взглядов на химию органического вещества почв.

1.2 Общие сведения о работе в лаборатории химического анализа

В химических лабораториях проводятся работы с веществами, многие из которых оказывают вредное действие на организм человека. Всем лицам, работающим в химических лабораториях, необходимо постоянно уделять серьезное внимание правилам безопасности труда.

Все реактивы по своему назначению делятся на две основные группы – общеупотребительные и специальные. К общеупотребительным относятся кислоты, щелочи, ряд солей, некоторые органические растворители.

Прежде чем работать с данным реактивом, необходимо ознакомиться с его химическими свойствами, обратить особое внимание на его огнеопасность, ядовитость и возможность образования взрывчатых смесей с другими веществами. Пользоваться реактивом можно лишь в том случае, если на упаковке имеется четкая надпись названия и характеристика вещества.

Все опыты с ядовитыми и неприятно пахнущими веществами необходимо производить в вытяжном шкафу. Не следует вдыхать пахучие вещества, в том числе выделяющиеся газы, близко наклоняться к емкости с этими веществами. Нюхать вещества нужно, направляя к себе пары и газы движением руки.

Категорически запрещается пробовать на вкус любые химические вещества в лаборатории. Нельзя набирать в рот при помощи пипетки или трубки ядовитые и едкие жидкости.

Необходимо оберегать реактивы от загрязнения. Рассыпанный реактив не следует высыпать обратно в общую емкость, а нужно собрать в отдельную склянку и применять только для неответственных работ. Нельзя хранить вместе реактивы, способные взаимодействовать между собой. Особую опасность представляет совместное хранение азотной, хлорной, серной кислот с органическими веществами. Реактивы, изменяющиеся под действием света, следует хранить в посуде из темного стекла.

Остатки опасных веществ, а также соединений редких и ценных металлов нельзя выбрасывать в канализацию или мусорные ящики, а нужно сливать в особые банки или сдавать лаборанту.

1.3 Основные правила безопасной работы

При работе с твердыми щелочами необходимо пользоваться резиновыми перчатками, защитными очками или маской, так как щелочи вызывают ожоги тканей кожи и глаз. При приготовлении растворов щелочей необходимо небольшие кусочки щелочи медленно прибавлять к воде, непрерывно перемешивая раствор, щелочи брать только щипцами. Большие куски щелочей следует раскалывать на мелкие кусочки только в специально отведенном месте, предварительно накрыв их плотной тканью. При растворении в воде едких щелочей происходит сильное разогревание, поэтому растворять щелочи в стеклянной посуде, особенно толстостенной, не рекомендуется. Растворение следует проводить в фарфоровой или стеклянной термостойкой посуде. Хранить твердые щелочи и их растворы нужно в хорошо укупоренной посуде. Склянки с растворами щелочей нельзя закрывать стеклянными притертыми пробками.

Переливать концентрированные растворы аммиака (25 %) следует под тягой или рядом с вытяжным шкафом при открытых шторах с применением респиратора (полотенце, смоченное 5 % раствором уксусной кислоты), поскольку выделяющийся газообразный аммиак вызывает раздражение верхних дыхательных путей, глаз, может привести к образованию ожоговых пузырей на коже.

Концентрированные растворы кислот для постоянного пользования нужно держать в склянках емкостью не более 1 – 2 л.

При переливании дымящих кислот (азотной, соляной) нужно надевать противогаз или респиратор, либо обвязывать рот и нос полотенцем, смоченным 2 – 3 % раствором карбоната натрия. Выполнение работ с концентрированными кислотами без предохранительных очков и перчаток запрещается.

Для приготовления растворов серной или азотной кислот нужно добавлять кислоту в воду тонкой струёй при перемешивании, а не наоборот. Вследствие сильного разогревания разбавление нельзя проводить в толстостенной стеклянной посуде, следует применять посуду из фарфора или термостойкого стекла.

Производить химические реакции с применением концентрированной азотной кислоты необходимо в вытяжном шкафу, так как при этом выделяются ядовитые оксиды азота.

Работать с концентрированной соляной кислотой следует также в вытяжном шкафу, так как пары ее при высоких концентрациях вызывают раздражение слизистых оболочек, кашель, насморк. С соблюдением особой осторожности необходимо выполнять работы с применением фтористоводородной кислоты, так как и растворы, и пары ее очень токсичны.

В лабораторной практике возможно соприкосновение с ядовитыми солями тяжелых металлов, к которым относятся соли бария, свинца, меди, ртути и др. При работе с ядовитыми соединениями тяжелых металлов, особенно растворимыми в воде, необходимо следить за чистотой рук и тщательно мыть их всякий раз, когда на них попадает соль. Категорически запрещается брать руками соли тяжелых металлов, так как может произойти отравление при попадании их под ногти, а затем в пищу. Растирать и пересыпать соединения тяжелых металлов следует осторожно, чтобы не образовалась пыль. Токсичность солей тяжелых металлов тем выше, чем выше их растворимость в воде.

Недопустимо хранить ртуть открытой. Небольшие количества ртути необходимо хранить в толстостенной стеклянной или железной посуде с герметически закрывающимися пробками. Случайно пролитая ртуть должна быть немедленно собрана при помощи стеклянной ловушки с резиновой грушей. Использование для собирания ртути амальгамирующихся металлов не рекомендуется. Кроме механической очистки поверхности от ртути, применяют демеркуризацию химическими способами. Для этого рекомендуется 3 % раствор перманганата калия, подкисленный соляной кислотой или 20 % водный раствор хлорного железа.

Пересыпать и растирать кристаллы перманганата калия следует в вытяжном шкафу, так как образующаяся при этом пыль сильно раздражает слизистые оболочки дыхательных путей и глаз. Категорически запрещается приливать из склянки концентрированную серную кислоту к кристаллам перманганата калия, так как при этом может произойти взрыв. Реакцию перманганата калия с соляной кислотой надо проводить в вытяжном шкафу, так как при этом образуется хлор.

Работа со щелочными металлами должна проводиться обязательно на противнях в вытяжном шкафу при соблюдении особой осторожности. Нельзя допускать соприкосновения их с водой, хлорсодержащими органическими соединениями, сухим льдом.