Д.С. Орлов - Химия почв (1114534), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Прибавление к щелочному экстракту серной кислотывызвало выпадение темного, почти черного, осадка. Это вещество поз­же получило название гуминовой кислоты, а способ ее выделения, ис­пользованный Ахардом, с некоторыми модификациями сохранился донаших дней. Десятью годами позже Л. Вокелен выделил аналогичноевещество из ствола старого вяза, из щелочного экстракта камеди, вы­деленной старым вязом. Т. Томсон в 1807 г. назвал это вещество уль^мином (от ulmus — вяз).Постановка экспериментальных работ по выделению и анализуспецифических темноокрашенных органических веществ из почвы в тойили иной мере была связана с гумусовой теорией питания растений, ко­торую очень четко сформулировал шведский ученый И. Валлериус вкниге «Основы сельскохозяйственной химии» (1761). Он считал, чтоглавным питательным веществом для растений является гумус, тогдакак прочие составные части почвы только создают благоприятные ус­ловия для поглощения гумуса растениями.

Эту теорию сформулировали широкопропагандировал профессор Берлинского университетаА. Тэер (1752—1828), но после исследований Ж. Б. Буссенго во Фран­ции и Ю. Либиха в Германии возможность прямого усвоения растения­ми сложных органических веществ почвы была практически отвергну­та агрохимиками, хотя в середине XX в.

эта проблема вновь приобре­тает дискуссионный характер. Исследования 60—70-х гг. XX в. с при­менением гумусовых веществ, меченых 14С, подтвердили возможностьпоступления высокомолекулярных гумусовых кислот в растения черезкорневые системы, хотя размеры такого поступления и его реальнаяроль в естественных или агробиоценозах остаются невыясненными.Исследования Ахарда и его современников имели не только агроно­мическое, но и самостоятельное почвенно-химическое значение. Уже сначала XIX в. появляется целая серия экспериментальных исследова­ний своеобразных, не известных в то время, органических соединений —гумусовых кислот, которые извлекали из почв или природных вод.Подробные исследования состава, растворимости, взаимодействиягумусовых кислот с солями и аммиаком были выполнены И.

Дёберейнером (1822), К- Шпренгелем (1826), й . Я. Берцелиусом (1833), а впериод с 1840 до 1860 г. — Г. Мульдером и русским исследователемР. Германом. Одновременно делаются попытки получения искусствен­ных гуминовых кислот (Булле, Малагути и др.).Следует подчеркнуть, что в XVIII и XIX вв.

вопросы сельскохозяй­ственной химии, и химии почв в частности, находились в центре внима­ния многих великих химиков. В их числе был Й. Я- Берцелиус, детальноисследовавший свойства гумусовых кислот.Йене Якоб Берцелиус (1779—1848), великий шведский ученый, былодним из лучших химиков своего времени. Он был членом многих ака­демий, в том числе иностранным членом Петербургской Академии наук.Берцелиус создал электрохимическую теорию химических соединений,с высокой точностью определил атомные веса около 50 элементов, под­твердил закон постоянных и кратных отношений, создал таблицу атом­ных масс, открыл ряд новых элементов, разработал новые методы ана­лиза и оборудование для химических работ (промывалка, химическиестаканы и др.).

Им была создана номенклатура, предложены символыхимических элементов и способы начертания химических формул, ис­пользуемые с небольшими изменениями и до настоящего времени. Дляхимии почв наибольший интерес представляют его исследования мине­ралов. Берцелиус впервые ввел термин «силикаты» для кремнийсодержащих минералов и установил, что соотношение окислов металлов и7кремния в силикатах различное и составляет 1:1, 1 :2 и 1:3. Это позво­лило разделить силикаты на три большие группы. Разработанный имспособ выражения состава минералов по числу входящих в них окис­лов не утратил своего значения и теперь.

Второе важнейшее для поч­воведения направление в работах Берцелиуса — изучение гумусовыхкислот. Из природных вод он выделил два новых вещества и предло­жил для них названия «креновая» и «апокреновая» кислоты, а из раз­лагающейся древесины выделил гуминовую кислоту. В «Учебнике хи­мии» (1839) Берцелиус отводит большой раздел химии гумусовых ве­ществ.

Он рассматривает процессы превращения растительных остат­ков в перегной, описывает свойства выделенных им гумусовых кислоти их соединений с калием, натрием, аммонием, барием, кальцием, маг­нием, глиноземом, марганцем, железом, свинцом, медью, ртутью, сереб­ром. В современных учебниках химии важнейшему классу природныхорганических соединений — гумусовым кислотам —не уделяется, к со­жалению, практически никакого внимания.Второй важнейший этап в развитии экспериментальной химии почвсвязан с изучением явления катионообменной способности почв.

Анг­лийский фермер Г. С. Томпсон установил, что если промывать колонкус почвой, к которой предварительно добавлен (NH 4 )S0 4 , водой, то ввытекающем из колонки растворе появляется CaS0 4 . Результаты опы­тов были опубликованы в 1850 г. Одновременно Томпсон сообщил освоих опытах химику Королевского сельскохозяйственного обществаДж. Т. Уэю, который немедленно развернул экспериментальные иссле­дования и в 1850 и 1852 гг. опубликовал полученные результаты.

Уэйсделал следующие важнейшие выводы.1. Катионы Na+, K+, NH4+, добавленные к почве в виде солей силь­ных кислот, поглощаются почвой, и вместо них в растворе появляютсяэквивалентные количества кальциевых солей, т. е. происходит реакция,описываемая уравнением:почва+2КС1-»-К2—почва + СаС12.2.

Катионы в виде гидроксидов или карбонатов поглощаются поч­вой полностью без вытеснения из почвы кальция или анионов.3. Кальциевые соли сильных кислот (нитраты, хлориды и суль­фаты) почвой не поглощаются.4. Поглощение катионов осуществляется глинистыми частицамипочвы, тогда как песок и органическое вещество не играют существен­ной роли.5. Нагревание почвы или обработка ее кислотой нарушают способ­ность почвы поглощать катионы.6. Поглощение происходит очень быстро, практически мгновенно.7.

Увеличение концентрации добавленной соли повышает количе­ство поглощенных почвой катионов.8. Поглощение катионов происходит необратимо.9. Почвы способны поглощать фосфаты.Далеко не все выводы Уэя были впоследствии подтверждены; яв­но ошибочным было заключение о роли органического вещества, о не­способности почвы поглощать кальций. В реакциях обмена, очевидно,участвовали ионы водорода, что могло создать впечатление о полномпоглощении карбонатов и гидроксидов без сопутствующей обменнойреакции. Несмотря на это, основные положения остаются справедливы­ми и в наши дни, а выполненные Томпсоном и Уэем эксперименты по­служили отправной точкой для развития нового научного направления,которое в настоящее время представлено не только учением о поглоти8тельной способности почвы, но и широким применением в различныхотраслях науки и производства методов и технологических процессов сприменением ионообменников.

Значение работ Уэя для последующегоразвития науки оказалось столь большим, что профессор университеташтата Кентукки (США) Г. Томас назвал его «отцом химии почв».Открытие ионного обмена в почвах не сразу и далеко не полностьюбыло оценено современниками. Даже такой опытный и эрудированныйхимик, как Ю. Либих, отказался признать эксперименты правильными,а затем потребовалось около 30 лет для того, чтобы сделать новый шагв изучении закономерностей обмена. Только в период 1877—1888 гг.Ван Беммелен показал, что и другие катионы, кроме Са2+, могут бытьвытеснены из почв растворами солей.Якоб-Мартен ван Беммелен (1830—1911) — знаменитый голланд­ский химик, один из основателей учения об адсорбции. Он провел об­ширные исследования химии природных тел, изучал почвы и природ­ные воды.

Особое значение в формировании поглотительной способно­сти почв Беммелен придавал физическому состоянию почвенного мел­козема, опираясь на свойства коллоидных систем вообще. В почвах, поего мнению, содержатся коллоидные аморфные вещества, которые даютсоединения переменного состава, не подчиняющиеся стехиометрическимзаконам. Такого рода соединения он назвал «адсорбционными соеди­нениями».

В качестве конкретных носителей поглотительной способно­сти почв Беммелен указывал на цеолитоподобные силикаты, коллоид­ную кремнекислоту, гидроокиси железа, гумус, остатки организмов.К началу XIX в. относится и развитие представлений о кислотноосновных свойствах почв. В 1813 г. вышла книга крупнейшего англий­ского химика Гемфри Дэви (1778—1829), впоследствии президентаЛондонского Королевского общества, «Основы сельскохозяйственной хи­мии». В этой книге подчеркивалась особая роль извести, которая, поДэви, растворяет твердый растительный материал и тем самым улуч­шает условия питания растений и способствует созданию хорошейструктуры почвы. Он предложил метод определения карбоната кальцияв почве путем обработки почвы кислотой и последующего определенияв кислотной вытяжке кальция (методом осаждения) или по объему вы­делившейся двуокиси углерода.

Американский исследователь Э. Руффин попытался применить метод Дэви к американским почвам и в ре­зультате специальных опытов пришел к выводу, что задача известко­вания заключается в нейтрализации почвенной кислотности. КнигаРуффина «Этюды об известковых удобрениях» вышла в 1832 г., но толь­ко к началу XX в. были продолжены исследования почвенной кислот­ности.Развитие третьего направления в химии почв — теории минераль­ного питания растений — связано с именем Ю. Либиха.

Юстус фон Ли­бих (1803—1873) сыграл очень большую роль в развитии теоретиче­ской и экспериментальной химии почв. Интересы Либиха были весьмаразносторонними; его часто относят к специалистам в области органи­ческой химии, и считается, что его вклад в развитие органической хи­мии сравним лишь со значением работ Берцелиуса в неорганической хи­мии. Вместе с тем трудно переоценить значение его работ для разви­тия физиологической химии, биохимии и агрохимии.

Характеристики

Список файлов книги