Перевірені досвідом рекомендації Українцям З чого складається суха речовина рослин

З чого складається суха речовина рослин

ПРИРОДНЕ СЕРЕДОВИЩЕ

Природа (у широкому розумінні), чи природне середовище (у більш вузькому), являє собою сукупність безкінечної кількості утворень живої (біотичної) і абіотичної матерії, що оточує нас у всьому безмежному різноманітті проявів.

Природна речовина – будь-який хімічний елемент чи хімічні сполуки, які виникають під час хімічних реакцій, біологічних і фізичних процесів, що входять у природний кругообіг речовин. За В.І. Вернадським, вона може бути різною за походженням: речовина біогенна — створюється і переробляється життям, речовина біокосна – створюється одночасно живими організмами і косними процесами, речовина косна — утворюється процесами, в яких жива речовина не бере участі, речовина жива – сукупність тіл живих організмів, які населяють Землю.

Процеси утворення і руйнування, тобто переутворення природної речовини, відбуваються безперервно і на різних рівнях — від краплини води до Землі. Основою природної речовини – як живої, так і неживої – є одні і ті ж хімічні елементи. Складові природного середовища, як правило, містять невелике різноманіття хімічних елементів. Наприклад, одна з найскладніших природних речовин — органічна речовина — складається на 99 % з трьох елементів – вуглецю, кисню і водню (табл. 2.1).

Таблиця 2.1 Порівняльний вміст основних елементів

Особливістю кожної речовини, яка вирізняє її від іншої, є властивість – категорія, що характеризує фізичну, хімічну, біологічну чи комплексну відмінність від іншого. Найширшою комплексною властивістю є якість, що характеризує об’єкт у цілому, а не окремі його властивості.

Кількісно властивість оцінюється з допомогою показника (чи показників) (табл. 2.2).

Таблиця 2.2 Властивості і показники

Коефіцієнт внутрішнього тертя

У табл. 2.2 наведені властивості і показники трьох головних речовин природного довкілля – води, атмосферного повітря і ґрунту.

Природна вода – це речовина з унікальними властивостями, котрі не тільки ще повністю не пояснені, але навіть не всі відомі. Аналіз звичайної води показує, що це суміш декількох різновидів із загальною хімічною формулою Н20.

Крім наведених у табл. 2.2 властивостей, вода характеризується розчинністю – здатністю розчиняти практично всі речовини. Найбільше у воді розчинено солей – до 35 грамів у кілограмі океанської води (18 г/кг – у Чорному морі). Прісною вода вважається, коли в ній не більше одного грама солі. Саме така вода є найбільш цінною, необхідною для підтримки наземної біосфери. Вона складає лише один-два відсотки від загальних запасів води. Для практичного використання людьми придатна значно менша частина, бо головні запаси прісної води (75 відсотків) зберігаються у вигляді льоду та снігу. Замерзла прісна вода Антарктики дорівнює 23*10 6 км 3 в той час як води всіх річок і озер – 180*10 3 км 3

У воді добре розчиняються і гази. Життєво необхідного водним тваринам кисню розчинена така кількість (у залежності від температури води):

Співвідношення розчинених у воді речовин визначає реакцію води, надаючи їй кислого чи лужного характеру. Критерієм, який позначається рН, є концентрація водневих іонів Н + Чисельно рН = lg (1/Н + ) За значенням рН води розподіляється таким чином: рН = 7 – хімічно чиста; рН = 6,5-7,5 — нейтральна; рН = 5,5-6,5 – слабо кисла; рН < 5,5 — сильно кисла; рН = 8-10 - слабо лужна; рН >10 – сильно лужна.

Температура води впливає не лише на її розчиненість, а й на інші властивості. Рухливість, яка визначається силою внутрішнього тертя, значно збільшується при підвищенні температури:

Вода може знаходитись у трьох агрегатних станах – рідкому, газоподібному і твердому, що робить її головним учасником процесів кругообігу речовини й енергії в природі. Зміна стану значно змінює властивості води – перехід з рідини до газу збільшує об’єми більш як у тисячу разів і в 1,09 – до твердого стану. Для фазових переходів потрібні значні зміни енергетичного стану, які на один кілограм води дорівнюють: r = 540 ккал (2260 кДж) – прихована теплота пароутворення (або теплота конденсації у випадку переходу пари у воду); λ = 79,8 ккал (334 кДж) – теплота замерзання води (або теплота танення льоду).

Природна вода – це складна сукупність твердих і газоподібних елементів у хімічно чистій рідині Н2О, яку легко можна отримати шляхом конденсації водяної пари. Конденсат вживається лише в технічних цілях, бо це “мертва”, “штучна” вода. Властивості природної води до кінця не з’ясовані. Чому “тала” вода, отримана з льоду декілька годин тому, набагато корисніша для тварин і рослин, ніж та сама до замерзання чи через декілька діб після розмерзання? Чому при зниженні температури густина води збільшується до температури +4 градуси, а далі – зменшується? Перелік проблемних питань можна продовжувати.

Атмосферне повітря – це суміш майже двадцяти газів, головними з яких є азот (78,19% об’єму), кисень (20,94%), аргон (0,93%), вуглекислий газ (0,03%). Приведене в табл. 2.2. значення густини не є постійним – воно залежить від інших показників повітря згідно з так званим r= рівнянням стану, в якому Р – атмосферний тиск (кг/м2), Т – температура (К), R – універсальна газова постійна. Величина R для атмосферного повітря дорівнює 29,3 кг*м/кг*град (287 Дж/кг*град).

У табл. 2.3 приведені дані про зміну показників атмосферного повітря в залежності від висоти над поверхнею моря.

Таблиця 23 Вплив висоти на показники повітря

Показник атмосферного повітря

Висота над рівнем моря (км)

Важливою для біосфери властивістю атмосферного повітря є його вологість – абсолютна d (кількість водяної пари в одному кілограмі повітря) чи відносна j (у відсотках до найбільшої кількості вологи, яка може знаходитись у пароподібному стані при температурі повітря). Зв’язок між абсолютною та відносною вологістю при постійній температурі 20°С такий:

Вологість абсолютна d (г/кг)

Максимально можлива вологість повітря відповідає вимогам j = 100% і залежить від температури таким чином:

Приведені дані свідчать про велику кількість вологи, яка може сконденсуватися з повітря при охолодженні. Наприклад, при зменшенні температури вночі до 20°С з денної 30°С при стовідсотковій вологості повітря у вигляді вранішньої роси випаде ∆d = d30-d20 = 27,3 – 15,0 = 12,3 грамів з кожного кілограма насиченого вологою повітря.

Для використання розрахунків, пов’язаних з вологим повітрям, використовують діаграми, запропоновані Л. К. Рамзіним.

Ґрунт – самий верхній і самий тонкий шар земної кори – складне утворення, яке В.І. Вернадський назвав біокосною системою. Це складний біогеоценоз – єдність мінеральної і органічної речовини, продуктів життєдіяльності організмів, повітря і води. За 40-50 років у ґрунті не залишається ні частки мінеральної маси, яка не була б перероблена кимось живим. Наприклад, дощовий черв’як пропускає через систему травлення 5 кілограмів ґрунту за рік.

Ґрунт – це складна трифазова система, в якій тверде пронизане безліччю щілин, заповнених газоводною сумішшю, температура і вологість якої стабільніші, ніж над поверхнею ґрунту. В ґрунті накопичуються органічні і мінеральні речовини. Все це забезпечує велику насиченість ґрунту життям – на один квадратний метр площі приходиться мільярди клітин найпростіших, мікроскопічних грибів та бактерій, мільйони коловерток, нематод та тихоходок, тисячі кліщів, колембол та інших членистоногих, сотні черв’яків, молюсків та інших безхребетних. На освітлених поверхнях знаходиться безліч фотосинтезуючих клітин зелених, жовто-зелених, діатомових і синьо-зелених водоростей.

Між ґрунтом та підґрунтовим горизонтом відбувається безперервний обмін речовин. Атмосферні опади ініціюють рух ґрунтових вод, які розмивають і переносять солі, глинисті та піщані матеріали. Пориста структура дозволяє надходити вглиб повітрю, кисень і азот якого хімічним шляхом “переробляють” речовини.

Ґрунт забезпечує можливість існування рослинному світові, тобто є основою підтримки життя на суші і першоджерелом існування земної біоти. Ділянки відкритого ґрунту займають не більше десяти відсотків земної поверхні. Інше – це гори, пустелі, сніги, льодовики, тундра, землі проживання людей та їх промислової діяльності.

У залежності від геологічної основи ґрунти бувають піщані, супіщані, підзолисті, чорноземи та інші. Відрізняються вони складом і будовою. Видатний ґрунтознавець В.В. Докучаев (1846-1903) указував, що різниця між чорноземом і підзолом, окрім багатьох ознак, визначається і в їх будові. Підзол – борошноподібний, пиловий, чорнозем-зернистий, подібний губці, яка пронизана порами і чудово пропускає через себе повітря і воду. Саме в структурі чорнозему його головна перевага.

Показником продуктивності, тобто цінності, ґрунту є вміст у ньому гумусу – органічної речовини. Чим більше гумусу, тим краще тепловий, водний і повітряний режим ґрунту. Тим він багатший головними елементами живлення рослин. Тим активніше в ньому йде утворення нітратів і вуглекислоти, необхідної для фотосинтезу. Тим краще фіксується атмосферний азот мікроорганізмами, які живуть у кореневому горизонті ґрунту. Гумус – органічна частина ґрунту – являє собою сукупність продуктів мікробіологічної діяльності і продуктів розпаду рослинних та інших залишків. Склад гумусу (в %): вуглець – 58; кисень – 30-39; водень – 4,5; азот – 1,5-7,0; попільна речовина – 2-8. Присутні також калій, сірка, фосфор, кальцій, натрій, залізо та інші.

Гумус накопичується на поверхні ґрунту у вигляді десяти-, двадцятисантиметрового прошарку. Тільки в чорноземах глибина гумусу може досягати метра і більше. В часи В.В. Докучаева на гектарі чорнозему було до 300 тонн гумусу, тобто 10-13 відсотків. Зараз – 150-100 і навіть 50 тонн. Процес гумусоутворення дуже повільний – декілька відсотків за десятки років.

Ґрунт є верхнім шаром земної кори і тісно пов’язаний з підґрунтям. На глибині 10-20 кілометрів земна кора має такий хімічний склад: кисень – 49,13; кремній – 26,00; калій і магній – по 2,35; водень -1,00%.

Елементи поєднані в природні хімічні утворення земної кори, які називають мінералами. Вони виникають і руйнуються в результаті фізико-хімічних процесів, які відбуваються з різною швидкістю в усіх прошарках земної кори. В залежності від походження мінеральних накопичень у земній корі розглядають магматичні утворення – результат застигання магми, яка потрапила з глибин у кору, осадні породи виникли внаслідок руйнування і переформування раніше сформованих гірських порід і метаморфічні породи – продукти змін магматичних і осадних утворень під впливом високих температур і тиску. Верхня частина земної кори на 95% складається з магматичних утворень. Поверхневі шари гірських порід є початковим субстратом, з якого під впливом рослинності, мікроорганізмів і тварин утворюються ґрунти.

У табл. 2.4 приведені дані, які характеризують залежність від глибини залягання властивостей сучасного південного чорнозему.

Таблиця 2.4 Показники південного чорнозему

Глибина взяття проби ґрунту (см)

§ 4. Фізичні тіла. Матеріали. Речовини та їх фізичні властивості

Речовини. Ви вже знаєте, що тіла, які оточують нас і яких існує дуже багато, мають спільну ознаку. Вони складаються з речовин. Проте не з усіх речовин можна виготовити ту чи іншу річ (предмет, тіло). Наприклад, з оцтової кислоти не виготовляють фізичних тіл. Тому поняття «речовина» з року в рік під час вивчення предмета буде конкретизуватися.

Речовина — це те, з чого складається фізичне тіло.

Фізичне тіло — це те, що має певну масу та об’єм.

Назвіть кілька речовин, які добре вам відомі. Для чого вони потрібні людині?

З речовин складаються фізичні тіла (речі). Одна й та сама речовина може утворювати декілька фізичних тіл, які відрізняються формою, розмірами, призначенням. Наприклад, з речовини алюмінію виготовляють дріт для ліній електропередач, ложки, виделки, миски тощо для побутового вжитку, сплави для літакобудування (рис. 27 а); з поліетилену (пластмаси) — пляшки для мінеральної води та інших рідин, ручки, лінійки, підставки, пакувальні пакети, мішки, коробки для розфасування продуктів тощо (рис. 27, б).

Рис. 27. Вироби з різних речовин: а — алюмінію; б — поліетилену

Речовини або їх суміші, що використовуються для виготовлення фізичних тіл, предметів ужиткового та виробничого характеру, називають матеріалами.

Між речовинами, фізичними тілами й матеріалами існують певні зв’язки. Без речовин не існує матеріалів, а матеріали, у свою чергу, є тим, із чого виготовляють фізичні тіла.

Наведіть приклади таких взаємозв’язків.

Алюміній, поліетилен — це чисті речовини. Вони складаються: перша — з атомів Алюмінію, друга — з молекул поліетилену. Кожна з цих речовин має сталі, характерні лише для неї властивості.

Пригадайте й назвіть кілька властивостей кухонної солі, цукру.

Властивості речовин. Під час відкриття тієї або іншої речовини, вивчення чи дослідження її властивостей можна з’ясувати, що кожна речовина виявляє якісь особливості. Вони надають речовинам індивідуальних ознак, завдяки чому їх можна відрізнити одну від одної. Ці особливості виявляються у фізичних і хімічних властивостях речовин.

Властивості речовин — це ознаки, що визначають відмінність однієї речовини від іншої або подібність між ними.

За якими ж ознаками можна охарактеризувати фізичні властивості речовин? Це колір, блиск, смак, запах, густина, температури кипіння та плавлення, тепло- й електропровідність, неелектропровідність, твердість, крихкість, пластичність. Так, кольором відрізняються розчини купрум(ІІ) сульфату й амоній біхромату (рис. 28 а, б); різними за густиною є олія та вода (рис. 28 в, г).

Рис. 28. Речовини з різними фізичними властивостями: а — купрум(ІІ) сульфат; б — амоній біхромат; в — олія; г — вода

Розглянемо як приклад фізичні властивості золота — дорогоцінного металу, з якого виробляють ювелірні прикраси, який використовують у техніці й медицині (рис. 29). Це тверда речовина яскраво-жовтого кольору, дуже пластична й ковка. Вона є добрим провідником електричного струму. Про температури плавлення й кипіння золота, його густину можна дізнатися з довідкових таблиць, що є в кабінеті хімії.

Під час виявлення речовинами фізичних властивостей зміни з їх структурними частинками не відбуваються. Наприклад, за нагрівання скляної трубки скло розм’якшується й форму трубки можна змінювати. Ця форма зберігається й після охолодження. Однак із частинками, які утворюють скло, жодних змін не відбувається.

Рис. 29. Вироби із золота

Відомо, що вода може перейти з рідкого стану в газоподібний за температури 100 °С, а у твердий — за температури 0 °С. Проте структурними частинками рідини, водяної пари й льоду є молекули води. Такі перетворення не вважають фізичними властивостями, тому що це стан, у якому перебуває речовина за певних умов. Отже, агрегатний стан речовини — не фізична властивість.

Хімічні властивості речовин — це зміни, що відбуваються зі структурними частинками речовин, спричиняючи їх перетворення.

Ці властивості виявляються в процесі перетворення одних речовин на інші. Хімічні властивості значною мірою залежать від складу речовини (які атоми і в якій кількості входять до складу речовини). Їх ви будете вивчати згодом, коли детальніше ознайомитеся з речовинами та методами їх дослідження.

Методи дослідження в хімії. Як і кожна природнича наука, хімія має й використовує свої методи дослідження. Науковими методами дослідження хімії є аналіз і синтез, науковий і навчальний експеримент.

Щоб вивчити склад (якісний і кількісний) речовин, дізнатися про їх будову, застосовують аналіз — розклад цих речовин до їх складових частинок. Наприклад, під дією електричного струму молекули води розкладаються на дві речовини — водень і кисень. Цим експериментом довели, що до складу молекули води входять атоми Гідрогену й Оксигену, і в такий спосіб виявили якісний склад молекули води. Кількісний склад установлено теж експериментально. Об’єми газів, що виділяються від розкладання води, відносяться відповідно як 2:1.

Щоб переконатися в достовірності добутих в експерименті даних аналізу, часто використовують метод синтезу. Наприклад, воду можна синтезувати в лабораторних умовах, використавши спеціальний прилад: через суміш водню й кисню, узятих в об’ємних співвідношеннях 2:1, пропускають електричну іскру. Суміш вибухає з утворенням нової речовини — води.

Отже, аналіз і синтез — два взаємопов’язані методи дослідження речовин.

Виняткову роль у хімії відіграє хімічний експеримент, який поділяють на два види: науковий і навчальний (шкільний). Під експериментом розуміють вивчення явища, хімічної реакції в спеціально створених умовах. У процесі експерименту вчаться порівнювати, зіставляти, аналізувати, робити висновки.

Особливе місце займає метод наукового пізнання — спостереження. Уміння, набуті шляхом спостереження й експериментальних досліджень (зокрема, уміння зіставляти спостережуване з теоретичним обґрунтуванням, класифікувати речовини та явища, узагальнювати й систематизувати матеріал), належать до загальнонаукових умінь дослідження природи.

Оволодіння цими методами допоможе вам самостійно робити міні-відкриття в науці, правильно здійснювати пошук інформації, виявляти в ній головне.

Related Post

Скільки коштує поставити зубні протезиСкільки коштує поставити зубні протези

У середньому, вартість часткового протезу (знімного протезу) у Києві становить від 3 000 до 10 000 гривень за зуб, залежно від матеріалу та складності виготовлення. Імплантати – найсучасніший, найнадійніший і

Як садити зимову цибулю восениЯк садити зимову цибулю восени

Підзимова посадка цибулі: коли садити і як доглядати Цибуля – одна з обов’язкових культур, які вирощують на садових ділянках. Її висаджують у визначені терміни навесні або восени. Підзимова висадка має