ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Растворимый кремнезем и плодородие почв

Хотя кажется, что кремнезем не является важным для роста большинства растений, тем не менее неоднократно было пока­зано, что добавление растворимого силиката к почве или к культуральным растворам давало благотворный результат в том случае, когда имелся дефицит усвояемого фосфора. В на­стоящее время выяснен механизм этого явления. Это происхо­дит не потому, что растение способно утилизировать силикат вместо фосфат-иона, как предполагалось вначале, а скорее благодаря тому, что силикатный ион способен вытеснять фос­фат-ион с поверхности частиц почвы или коллоидного материала, увеличивая таким образом содержание фосфора в рассматри­ваемой системе.

Например, Сринивасан рассмотрел доступную информацию о роли кремния в питании растений и пришел к заключению, что силикат в' почве способствует поглощению фосфора. В дру­гих исследованиях, выполненных этим же автором [128], было показано, что растворимый кремнезем (или силикат-ион) ад­сорбируется определенными компонентами почвы, в частности глинами. Соотношение между концентрацией и степенью удер­живания силикат-иона оказывается логарифмическим, что ука­зывает на наличие адсорбции. Было продемонстрировано, что гели оксида алюминия и оксида железа адсорбировали силикат - ионы почти так же, как и почвы, образуя адсорбционный ком­плекс, из которого силикат удаляется промыванием с большим трудом. Далее было показано, что в том случае, когда почва обрабатывается растворимым силикатом, фоСфат-ионы адсорби­руются менее прочно. Силикагель не адсорбирует фосфат-ионы. Следовательно, ясно, что добавление силиката может привести к определенному эффекту в питании растения, поскольку сили­кат вытесняет фосфат-ионы, находящиеся в адсорбированном состоянии на поверхности почвы и, таким образом, делает фос­фат более доступным для растения. Бастисс [129] также пока­зал, что фосфат-ионы можно освободить из адсорбированного состояния на некоторых почвах посредством добавления раство­римого кремнезема. Этот прием особенно эффективен для лате - ритных почв, на которых фосфат-ионы прочно адсорбируются. Последние становятся недоступными для растений из-за обра­зования нерастворимых фосфатов железа и алюминия. В почвах такого типа добавление силиката ведет к вытеснению адсорби­рованных фосфат-ионов, так что в результате урожаи зерновых удваиваются или утраиваются, если среда щелочная, видоизме­ненная за счет добавления силиката, и возрастают вплоть до пятикратного размера, если среда нейтральная. Отмечалось также заметное увеличение в растении содержания Si02, Р2О5 и железа. Вытеснение фосфат-ионов из некоторого вида почв силикатом было также продемонстрировано путем измерения изотерм адсорбции [130]. Обработка почв силикатами натрия и калия вела к понижению их способности адсорбировать фос­фат из раствора. Вероятно, силикат изолирует активные адсорб­ционные центры коллоидной системы и сам удерживается более сильно, чем фосфат-ионы. Это приводит к предотвращению адсорбции фосфата.

При исследовании вытеснения анионов из почв путем добав­ления растворимого силиката было показано [131], что фосфат - ионы освобождались из адсорбированного состояния только в слабощелочной среде, так что такое вытеснение скорее осу­ществлялось гидроксил-ионами или силикат-ионами, чем крем­невой кислотой. При рН~7 растворимый кремнезем в основном оказывается в неионизированной форме и поэтому лишь слабо вытесняет фосфат-ионы. Определенное возрастание урожая ячменя и суданской травы отмечалось в том случае, когда к почве добавляли силикат кальция или магния, т. е. вещества, которые, несомненно, в достаточной мере щелочные, чтобы обеспечить образование некоторого количества силикатных ионов. Отмечалось заметное поглощение кремнезема редькой, ячменем и суданской травой, когда они выращивались на сили­катных почвах.

Среди других наблюдений, относящихся к воздействию крем­незема на питание растений, можно отметить следующие. В вод­ной культуре ячменя растворимый силикат вызывал значитель­ное повышение сухой массы растений, если в системе отмечался недостаток фосфора [132]. Развитие листьев тормозилось при недостатке фосфата и ускорялось при добавлении силиката. В присутствии достаточного количества фосфора силикат ока­зывал небольшое влияние. По данным Леммерманна и Висс - мана [133], кремнезем дает повышение урожая определенных видов культур, в частности бобовых и крестоцветных, только в том случае, когда недостаточно содержание фосфорной кис­лоты. Однако благотворное воздействие кремнезема может ока­заться значительно слабее, когда в системе отмечается дефицит поташа или азота. Указанные авторы [134] считают, что крем­незем не изменяет функциональные возможности растения, но способствует растворению фосфатных соединений.

Дюшон [135] пришел к заключению, что благоприятное дей­ствие коллоидного кремнезема на урожаи культур в песчаной среде при недостаточном содержании фосфорной кислоты, ис­пользуемой в качестве удобрения, обусловлено главным образом физическими свойствами коллоидной системы и заключается в улучшении физического состояния песчаной почвы и исполь­зования имеющегося фосфора. Хэмпл [136] пришел к аналогич­ному заключению.

Количество доступного растениям растворимого кремнезема в почвенной влаге в значительной мере определяется химиче­ским составом. Свободные оксиды железа или алюминия погло­щают и переводят в нерастворимое состояние кремнезем. Овес поглощает кремнезем со скоростью, которая непосредственно зависит от количества кремнезема в почвенных водах, и сум­марное содержание кремнезема возрастает с увеличением коли­чества испаряющейся воды. В этом случае кремнезем, таким образом, играет лишь пассивную с биохимической точки зрения роль [137].

Органические кислоты, способные образовывать хелатные соединения с Fe3+ или А13+, очевидно, приводят к выделению' кремневой кислоты из соединения кремнезема с этими элемен­тами в почве или, наоборот, удаляют указанные элементы с по­верхности кремнезема, что позволяет ему растворяться. Погло­щение кремнезема ускоряется при понижении значения рН в почве [138]. Почву можно удобрять кремнеземом, который переводится в растворимое состояние в виде комплекса с гума - том аммония, аналогичного комплексу катехолата аммония

[139] .

Фосфат-ионы, согласно данным Рейфенберга и Бучвальда

[140] , способны вытесняться из почв и глинистых минералов, таких, как монтмориллонит, причем этот эффект наименее вы­ражен при рН 7,5. Однако силикат может вытеснять фосфат, особенно при более высоких значениях рН.

Экстрагирование кремнезема растениями из почвы, целиком состоящей из инертных горных пород, таких, как базальт, рио - лит и кварцевый диорит, было исследовано Ловерингом и Эйфе­лем [141], которые использовали хвощи, известные своей спо­собностью аккумулировать кремнезем. В опытах применялась циркулирующая деминерализованная вода. Подсчитано, что количество кремнезема, поглощенного растениями, было эквива­лентно количеству базальта в слое, площадь которого равна 0,4 га, а толщина составляет 0,3 м, образовавшегося за 5000 лет. Было доказано, что по крайней мере часть поглощенного крем­незема находилась в виде комплекса с ароматическим соеди­нением.

По данным Эрхарта [142], растения играют некоторую роль при формировании глинистых минералов: В почвах, бедных кальцием и магнием, растения содержат А1 и Si в пропорциях, соответствующих каолину, и вымершие ткани растений выде­ляют прекаолинит, из которого впоследствии образуется глина. По-видимому, это подтверждается данными Пейнеманна и Фер - рейро [143], согласно которым в верхних почвенных слоях рас­тениями производится образование фракций тонкодисперсного аморфного кремнезема и глины путем формирования фитолитов и прекаолина.

Усвояемость растениями кремнезема может оказаться отно­сительно высокой в почвах, богатых гумусом. Сообщалось о том, что в ФРГ имеется район, где почва содержит кремневую кис­лоту в сочетании с подобными таннину компонентами гумуса, стабильного при рН 9—10 [144]. Рис поглощает большее коли­чество кремнезема из питательной среды, когда в систему до­бавляется поли (2-винилпиридиноксид) [145]. Сообщалось, что - найдено вещество, способное понижать токсичность коллоидного кремнезема или поликремневой кислоты. Природа образуемого' комплекса, если он существует, еще не раскрыта (см. гл. 1), изучено только воздействие рН.

ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Реакционноспособный кремнезем

Высокие значения удельной поверхности и скорости раство­рения аморфного кремнезема позволяют проводить необходимые реакции при значительно более низких температурах, чем это требуется для измельченного в порошок кристаллического крем­незема. Повышенная химическая реакционная …

Гидрофильные покрытия на кремнеземе

Для некоторых применений желательно, чтобы поверхность кремнезема или стекла смачивалась водой. Но в то же время должны отсутствовать различные характерные ионные, гидро­фобные или водородные связи, которые возникают при адсорб­ции органических …

Наиболее ранние биологические формы

Несомненно, что наиболее древними ископаемыми остатками живых организмов являются сине-зеленые водоросли, обнару­женные в виде включений в шерте (микрокристаллическом кремнеземе), открытые Баргхорном и Тайлером [12] и в дальней­шем изученные многими исследователями …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.