Kalcijum, magnezijum i sumpor u biljnim organizmima. Šta je kalcij, reakcija kalcija sa kiseonikom Heterogena reakcija kalcijuma i sumpora

Makronutrijentima se nazivaju elementi koji se mogu uključiti u sastav biljke u cijelim procentima ili u desetinama procenta. Tu spadaju fosfor, azot, katjoni - kalijum, sumpor, kalcijum, magnezijum, dok je gvožđe međuelement između mikro i makro elemenata.

Element savršeno apsorbira biljka iz soli amonijaka i dušične kiseline. Glavni je hranjivi sastojak korijena, jer je dio proteina u živim stanicama. Molekul proteina ima složenu strukturu, od njega je izgrađena protoplazma, sadržaj dušika se kreće od 16% do 18%. Protoplazma je živa tvar u kojoj se odvija glavni fiziološki proces, odnosno respiratorni metabolizam. Samo zahvaljujući protoplazmi odvija se složena sinteza organskih tvari. Dušik je takođe komponenta nukleinske kiseline, koja je deo jezgra i, u kombinaciji, nosilac nasledstva. Veliku važnost elementa određuje činjenica da je ovaj makroelement dio klorofila-zelenog, od ovog pigmenta ovisi proces fotosinteze, a također je dio nekih enzima koji regulišu metaboličke reakcije i niza različitih vitamina. Mala količina dušika može se naći u neorganskom okruženju. Uz nedostatak svjetlosti ili višak ishrane dušikom, nitrati se mogu akumulirati u ćelijskom soku.

Većina oblika dušika se u biljci pretvara u jedinjenja amonijaka, koja u reakciji s organskim kiselinama stvaraju asparagin amide, aminokiseline i glutamin. Amonijačni dušik se najčešće ne akumulira u velikim količinama u biljci. To se može primijetiti samo kod nedovoljne količine ugljikohidrata, u takvim uvjetima biljka nije u stanju da je preradi u bezopasne tvari - glutamin i asparagin. Višak amonijaka u tkivima može dovesti do njihovog direktnog oštećenja. Ovu okolnost treba uzeti u obzir prilikom uzgoja biljke zimi u stakleniku. Visok udio amonijačnog dušika u hranjivom supstratu i nedovoljno osvjetljenje, može smanjiti proces fotosinteze, može dovesti i do oštećenja parenhima lista zbog visokog sadržaja amonijaka.

Biljke povrća trebaju dušik tokom cijele vegetacijske sezone jer uvijek grade nove dijelove. Uz nedostatak dušika, biljka počinje loše rasti. Ne formiraju se novi izdanci, smanjuje se veličina listova. Ako u starim listovima nema dušika, hlorofil u njima se uništava, zbog čega listovi postaju blijedozeleni, zatim žute i umiru. U akutnoj gladi, srednji slojevi listova postaju žuti, a gornji postaju blijedozeleni. Ovaj fenomen se može lako nositi. Da biste to učinili, trebate samo dodati nitratnu sol u hranjivu tvar, tako da nakon 5 ili 6 dana listovi postanu tamnozelene boje i biljka nastavi stvarati nove izdanke.

Ovaj element biljka može apsorbirati samo u oksidiranom obliku - anjonu SO4. U ovoj biljci velika masa sulfatnog anjona se reducira na -S-S- i -SH grupe. U takvim grupama sumpor je dio proteina i aminokiselina. Element je dio nekih enzima, također enzima uključenih u respiratorni proces. Posljedično, spojevi sumpora uvelike utječu na metaboličke procese i stvaranje energije.

Sumpor je takođe prisutan u ćelijskom soku kao sulfatni jon. Kada se spojevi koji sadrže sumpor razgrađuju, uz sudjelovanje kisika, sumpor se oksidira u sulfat. Ako korijen ugine zbog nedostatka kisika, tada se spojevi koji sadrže sumpor razlažu do sumporovodika, koji je otrovan za živo korijenje. To je jedan od razloga odumiranja cijelog korijenskog sistema s nedostatkom kisika i njegovog poplavljanja. Ako postoji nedostatak sumpora, tada se, kao i kod dušika, hlorofil razlaže, ali listovi gornjih slojeva među prvima doživljavaju nedostatak sumpora.

Ovaj element se apsorbira samo u oksidiranom obliku uz pomoć soli fosfornih kiselina. Element se takođe nalazi u sastavu proteina (kompleksa) - nukleoproteina, oni su najvažnije supstance plazme i jezgra. Također, fosfor je dio supstanci sličnih mastima, a fosfatidi, koji igraju važnu ulogu u formiranju membranskih površina u ćeliji, dio su nekih enzima i drugih aktivnih spojeva. Element igra važnu ulogu u aerobnom disanju i glikolizi. Energija koja se oslobađa tokom ovih procesa akumulira se u obliku fosfatnih veza, a zatim se koristi za sintezu mnogih tvari.

Fosfor takođe učestvuje u procesu fotosinteze. Fosforna kiselina se ne može reducirati u biljci, može se samo vezati s drugim organskim tvarima, formirajući fosforne estre. Fosfor se prirodno nalazi u u velikom broju, a u ćelijskom soku se nakuplja uz pomoć mineralnih soli koje su rezervni fond fosfora. Puferska svojstva soli fosforne kiseline mogu regulisati kiselost u ćeliji, održavajući povoljan nivo. Element je veoma potreban za rast biljke. Ako biljci u početku nedostaje fosfora, a zatim nakon hranjenja fosfornim solima, biljka može patiti od povećanog unosa ovog elementa i poremećaja zbog ovog metabolizma dušika. Stoga je veoma važno osigurati dobri uslovi ishrana fosforom tokom celog perioda životni ciklus biljke.

Kalcij, magnezij i kalij biljka apsorbira iz različitih soli (topivih), čiji anjoni nemaju toksično djelovanje. Dostupni su kada su u apsorbiranom obliku, odnosno povezani su sa nekom nerastvorljivom supstancom koja ima kisela svojstva. Kada se ispuste u biljku, kalcij i kalij ne podnose hemijske transformacije, ali su neophodni za ishranu. I oni se ne mogu zamijeniti drugim elementima, kao što se ne mogu zamijeniti sumpor, dušik ili fosfor.

Glavna uloga magnezijuma, kalcijuma i kalijuma sastoji se u tome da kada se adsorbuju na koloidnim česticama protoplazme, oko sebe formiraju posebne elektrostatičke sile. Ove sile igraju važnu ulogu u formiranju strukture žive materije, bez koje ni sinteza ćelijskih supstanci ni Timski rad raznih enzima. Istovremeno, joni drže određen broj molekula vode oko sebe, zbog čega ukupni volumen jona nije isti. Sile koje drže jon direktno na površini koloidne čestice takođe nisu jednake. Treba napomenuti da ion kalcija ima najmanji volumen - sposoban je zadržati se na koloidnoj površini s većom silom. Kalijum jon ima najveću zapreminu, zbog čega je u stanju da formira manje jake adsorpcione veze, a ion kalcijuma ga može istisnuti. Srednju poziciju zauzimao je jon magnezijuma. Budući da tokom adsorpcije ioni pokušavaju zadržati vodenu ljusku, oni su ti koji određuju moć zadržavanja vode i sadržaj vode u koloidima. Ako postoji kalij, tada se povećava sposobnost tkiva da zadržava vodu, a s kalcijem se smanjuje. Iz navedenog proizilazi da u stvaranju unutrašnje strukture bitan je odnos različitih katjona, a ne njihov apsolutni sadržaj.

U biljkama je element sadržan u većim količinama od ostalih kationa, posebno u vegetativnim dijelovima. Najčešće se nalazi u ćelijskom soku. Mnogo ga ima i u mladim ćelijama, koje su bogate protoplazmom, značajnom količinom kalijuma u adsorbovanom stanju. Element je u stanju da utiče na koloide plazme, ukapljuje protoplazmu (povećava njenu hidrofilnost). Također, kalij je katalizator mnogih sintetičkih procesa: obično katalizuje sintezu jednostavnih makromolekularnih supstanci, doprinoseći stvaranju škroba, proteina, saharoze i masti. Ako se primijeti, nedostatak kalija može poremetiti procese sinteze, a aminokiseline, glukoza i drugi proizvodi raspadanja će se početi akumulirati u biljci. Ako postoji nedostatak kalija, na listovima donjeg sloja formira se rubni fitilj - to je kada rubovi ploče u blizini lista odumiru, nakon čega listovi postaju kupolasti, a na njima se formiraju smeđe mrlje. Nekroze ili smeđe mrlje povezane su s stvaranjem kadavernog otrova u biljnim tkivima i kršenjem metabolizma dušika.

Element se mora isporučiti postrojenju tokom kompletnog životnog ciklusa. Veliki dio ovog elementa nalazi se u ćelijskom soku. Ovaj kalcij nije posebno uključen u metaboličke procese, pomaže u neutralizaciji viška kiselina organske prirode. Drugi deo kalcijuma je u plazmi – ovde kalcijum deluje kao antagonist kalijuma, deluje u suprotnom smeru u odnosu na kalijum, tj. povećava viskozitet i smanjuje hidrofilna svojstva koloida plazme. Da bi se procesi odvijali na normalan način, važan je odnos kalcijuma i kalijuma direktno u plazmi, jer taj odnos određuje koloidne karakteristike plazme. Kalcij se nalazi u nuklearnoj supstanci, stoga je vrlo važan u procesu diobe stanica. Takođe ima važnu ulogu u formiranju različitih ćelijskih membrana, dok najveću ulogu ima u formiranju zidova korenovih dlačica, gde ulazi kao pektat. Ukoliko kalcijum nije prisutan u hranljivom supstratu, tačke rasta korena i nadzemnih delova su pogođene munjevitom brzinom, zbog činjenice da se kalcijum ne transportuje iz starih u mlade delove. Dolazi do mršavljenja korijena, dok je njihov rast abnormalan ili potpuno prestaje. Kada se uzgaja u umjetnoj kulturi uz korištenje vode iz slavine, nedostatak kalcija je rijedak.

Element ulazi u biljku manje od kalcijuma ili kalijuma. Međutim, njegova uloga je vrlo važna, jer je element dio hlorofila (1/10 cjelokupnog magnezijuma u ćeliji je u hlorofilu). Element je vitalan - neophodan organizmima bez hlorofila, a njegova uloga se ne završava fotosintetskim procesima. Magnezijum je esencijalni element potreban za respiratorni metabolizam i katalizuje i prenosi mnoge različite fosfatne veze. Budući da su fosfatne veze, koje su bogate energijom, uključene u mnoge procese sinteze, jednostavno ne mogu proći bez ovog elementa. Ako postoji nedostatak magnezija, molekule klorofila se uništavaju, ali vene lišća ostaju zelene, a područja tkiva koja se nalaze između vena postaju bljeđa. To se zove pjegava hloroza i prilično je uobičajena kada biljci nedostaje magnezijuma.

Element apsorbira biljka uz pomoć složenih, organskih spojeva, kao iu obliku soli (topivih). Ukupni sadržaj gvožđa u biljci je nizak (stotine procenta). U biljnim tkivima gvožđe je predstavljeno organskim jedinjenjima. Također je vrijedno znati da ion željeza može slobodno prelaziti iz željeznog oblika u oksidni oblik, ili obrnuto. Posljedično, budući da je u raznim enzimima, željezo je uključeno u redoks procese. Također, element je dio respiratornih enzima (citokrom, itd.).

U hlorofilu nema gvožđa, ali ono učestvuje u njegovom stvaranju. Ako postoji nedostatak željeza, može se razviti hloroza - kod ove bolesti, hlorofil se ne formira, a listovi postaju žuti. Zbog male pokretljivosti gvožđa u starim listovima ne može se prenijeti na mlade listove. Stoga hloroza obično počinje s mladim listovima.

Ako postoji nedostatak željeza, mijenja se i fotosinteza - usporava se rast biljke. Da biste spriječili hlorozu, trebate dodati željezo u hranjivi supstrat najkasnije 5 dana nakon pojave ove bolesti, ako to učinite kasnije, tada je vjerojatnost oporavka vrlo mala.

U davna vremena ljudi su koristili kalcijumove spojeve za izgradnju. U osnovi, to je bio kalcijum karbonat, koji je bio u stijenama, ili proizvod njegovog sagorijevanja - vapno. Korišteni su i mermer i gips. Ranije su naučnici vjerovali da je kreč, koji je kalcijev oksid, jednostavna supstanca. Ova zabluda je postojala do kraja 18. stoljeća, sve dok Antoine Lavoisier nije izrazio svoje pretpostavke o ovoj supstanci.

Iskopavanje kreča

Početkom 19. vijeka, engleski naučnik Humphrey Davy otkrio je čisti kalcij pomoću elektrolize. Štaviše, dobio je kalcijum amalgam iz gašenog vapna i živinog oksida. Zatim je, nakon destilacije žive, dobio metalni kalcij.

Reakcija kalcijuma sa vodom je burna, ali nije praćena paljenjem. Zbog obilnog oslobađanja vodonika, ploča sa kalcijumom će se kretati kroz vodu. Također se formira tvar - kalcijum hidroksid. Ako se u tečnost doda fenolftalein, postat će svijetlo grimiz - dakle, Ca(OH)₂ je baza.

Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂↓ + H₂

Reakcija kalcijuma sa kiseonikom

Reakcija Ca i O₂ je vrlo zanimljiva, ali eksperiment se ne može izvesti kod kuće, jer je vrlo opasan.

Razmotrimo reakciju kalcija s kisikom, naime, sagorijevanje ove tvari u zraku.

Pažnja! Ne pokušavajte sami ponoviti ovo iskustvo! naći ćete sigurne kemijske eksperimente koje možete izvoditi kod kuće.

Uzmimo kalijum nitrat KNO₃ kao izvor kiseonika. Ako je kalcij bio pohranjen u tečnosti kerozina, tada se prije eksperimenta mora očistiti plamenikom, držeći ga iznad plamena. Zatim se kalcijum umoči u KNO₃ prah. Zatim se kalcijum sa kalijum nitratom mora staviti u plamen gorionika. Kalijum nitrat se razlaže na kalijum nitrit i kiseonik. Oslobođeni kiseonik zapali kalcijum, a plamen postaje crven.

KNO₃ → KNO₂ + O₂

2Ca + O₂ → 2CaO

Vrijedi napomenuti da kalcij reagira s nekim elementima samo kada se zagrije, a to su: sumpor, bor, dušik i drugi.

U odnosu na kalcij, biljke se dijele u tri grupe: kalciofili, kalciofobi i neutralne vrste. Sadržaj kalcijuma u biljkama iznosi 0,5 - 1,5% mase suve materije, ali u zrelim tkivima kalcifilnih biljaka može dostići i 10%. Nadzemni dijelovi akumuliraju više kalcija po jedinici mase od korijena.

Hemijska svojstva kalcija su takva da lako formira dovoljno jake i istovremeno labilne komplekse s kisikovim spojevima makromolekula. Kalcij može vezati intramolekularna mjesta proteina, što dovodi do promjene konformacije, i formira mostove između kompleksnih spojeva lipida i proteina u membrani ili jedinjenja pektina u ćelijskom zidu, osiguravajući stabilnost ovih struktura. Stoga se, shodno tome, s nedostatkom kalcija, naglo povećava fluidnost membrana, poremećeni su i procesi membranskog transporta i bioelektrogeneze, inhibiraju se dioba i elongacija stanica, a procesi formiranja korijena zaustavljaju. Nedostatak kalcija dovodi do bubrenja pektinskih tvari i narušavanja strukture staničnih zidova. Na plodovima se javlja nekroza. U isto vrijeme, listovi se savijaju i uvijaju, vrhovi i rubovi listova na početku postaju bijeli, a zatim crni. Korijen, listovi i dijelovi stabljike trunu i odumiru. Prije svega, mlada meristematska tkiva i korijenski sistem pate od nedostatka kalcijuma.

Ca 2+ joni igraju važnu ulogu u regulaciji uzimanja jona u biljnim stanicama. Višak sadržaja mnogih kationa toksičnih za biljke (aluminij, mangan, željezo itd.) može se neutralizirati vezivanjem za ćelijski zid i istiskivanjem Ca 2+ jona iz njega u otopinu.

Kalcijum igra važnu ulogu u procesima ćelijske signalizacije kao drugi glasnik. Ca 2+ joni imaju univerzalnu sposobnost da provode različite signale koji primarno djeluju na ćeliju – hormone, patogene, svjetlosne, gravitacijske i stresne efekte. Karakteristika prenosa informacija u ćeliji uz pomoć Ca 2+ jona je talasna metoda prenosa signala. Ca-talasi i Ca-oscilacije koje se iniciraju u određenim područjima ćelija su osnova signalizacije kalcijuma u biljnim organizmima.

Citoskelet je vrlo osjetljiv na promjene u sadržaju citosolnog kalcijuma. Lokalne promjene koncentracije Ca 2+ jona u citoplazmi igraju izuzetno važnu ulogu u sastavljanju (i demontaži) aktinskih i intermedijarnih filamenata i u organizaciji kortikalnih mikrotubula. Funkcioniranje citoskeleta ovisno o kalciju odvija se u procesima kao što su cikloza, kretanje flagela, dioba stanica i rast polarnih stanica.

Sumpor je jedan od glavnih nutrijenata potrebnih za život biljaka. Njegov sadržaj u biljnim tkivima je relativno nizak i iznosi 0,2-1,0% u odnosu na suvu masu.Sumpor u biljke ulazi samo u oksidiranom obliku - u obliku sulfatnog jona. Sumpor se u biljkama nalazi u dva oblika – oksidiranom i reduciranom. Glavni dio sulfata koji apsorbira korijenje prelazi u nadzemni dio biljke kroz ksilemske žile do mladih tkiva, gdje se intenzivno uključuje u metabolizam. Jednom u citoplazmi, sulfat se redukuje formiranjem sulfhidrilnih grupa organskih jedinjenja (R-SH). Iz listova se sulfat i reducirani oblici sumpora mogu kretati i akropetalno i bazipetalno u rastuće dijelove biljke i organe za skladištenje. U sjemenkama se sumpor nalazi uglavnom u organskom obliku. Udio sulfata je minimalan u mladim listovima i naglo raste sa njihovim starenjem zbog razgradnje proteina. Sumpor, kao i kalcij, nije sposoban za ponovno korištenje i stoga se akumulira u starim biljnim tkivima.

Sulfhidrilne grupe su dio aminokiselina, lipida, koenzima A i nekih drugih spojeva. Potrebe za sumporom su posebno velike u biljkama bogatim proteinima, kao što su mahunarke i biljke krstašica, koje u velikim količinama sintetiziraju gorušičino ulje koje sadrži sumpor. Dio je aminokiselina cistein i metionin, koji se mogu naći iu slobodnom obliku i kao dio proteina.

Jedna od glavnih funkcija sumpora povezana je s formiranjem tercijarne strukture proteina zbog kovalentnih veza disulfidnih mostova formiranih između ostataka cisteina. Sastoji se od brojnih vitamina (lipoična kiselina, biotin, tiamin). Drugi važna funkcija sumpor održava određenu vrijednost redoks potencijala ćelije uz pomoć reverzibilnih transformacija:

Nedovoljna opskrba sumporom biljaka inhibira sintezu proteina, smanjuje intenzitet fotosinteze, brzinu procesa rasta. Vanjski simptomi nedostatka sumpora su blijedo i požutjelo lišće, što se prvo manifestira kod najmlađih izbojaka.

Magnezijum je po sadržaju u biljkama na četvrtom mestu posle kalijuma, azota i kalcijuma. Kod viših biljaka njegov prosječni sadržaj u odnosu na suvu masu iznosi 0,02 - 3,1%, u algama 3,0 - 3,5%. Posebno ga ima u mladim ćelijama, generativnim organima i tkivima za skladištenje. Akumulaciju magnezijuma u rastućim tkivima olakšava njegova relativno visoka pokretljivost u biljci, što omogućava ponovno korištenje ovog kationa iz organa koji stare. Međutim, stepen ponovnog iskorišćenja magnezijuma je mnogo niži od stepena azota, fosfora i kalijuma, jer deo formira oksalate i pektate koji su nerastvorljivi i nesposobni da se kreću kroz biljku.

U sjemenkama je najveći dio magnezijuma u sastavu fitina. Oko 10-15% Mg je dio hlorofila. Ova funkcija magnezija je jedinstvena i nijedan drugi element je ne može zamijeniti u molekuli klorofila. Učešće magnezijuma u metabolizmu biljne ćelije povezano je sa njegovom sposobnošću da reguliše rad niza enzima. Magnezijum je kofaktor za skoro sve. enzimi koji kataliziraju prijenos fosfatnih grupa neophodni su za rad mnogih enzima glikolize i Krebsovog ciklusa, kao i alkoholne i mliječnokiselinske fermentacije. Magnezij u koncentraciji od najmanje 0,5 mM potreban je za formiranje ribozoma i polisoma, aktivaciju aminokiselina i sintezu proteina. S povećanjem koncentracije magnezija u biljnim stanicama, aktiviraju se enzimi uključeni u metabolizam fosfata, što dovodi do povećanja sadržaja organskih i neorganskih oblika fosfornih spojeva u tkivima.

Biljke doživljavaju izgladnjivanje magnezijuma uglavnom na pjeskovitim i podzolskim tlima. Njegov nedostatak prvenstveno utiče na metabolizam fosfora i, shodno tome, na energiju biljke, čak i ako su fosfati prisutni u dovoljnim količinama u hranjivom supstratu. Nedostatak magnezija također inhibira konverziju monosaharida u polisaharide i uzrokuje ozbiljne poremećaje u sintezi proteina. Izgladnjivanje magnezijem dovodi do poremećaja u strukturi plastida - grana se lijepi, lamele strome pucaju i ne tvore jedinstvenu strukturu, umjesto njih se pojavljuju mnoge vezikule.

Vanjski simptom nedostatka magnezija je interveinalna kloroza povezana s pojavom mrlja i pruga svijetlozelene, a zatim žute između zelenih lisnih žila. Rubovi listova će postati žuti, narandžasti, crveni ili tamnocrveni. Znaci izgladnjivanja magnezijem prvo se pojavljuju na starim listovima, a zatim se šire na mlade listove i biljne organe, a područja listova uz posude ostaju duže zelena.

DEFINICIJA

kalcijum sulfid- prosječna sol koju čine jaka baza - kalcijum hidroksid (Ca (OH) 2) i slaba kiselina - sumporovodik (H 2 S). Formula je CaS.

Molarna masa - 72g / mol. To je bijeli prah koji dobro upija vlagu.

Hidroliza kalcijum sulfida

Hidrolizovan na anjonu. Priroda medija je alkalna. Teoretski, drugi korak je moguć. Jednačina hidrolize izgleda ovako:

prva faza:

CaS ↔ Ca 2+ + S 2- (disocijacija soli);

S 2- + HOH ↔ HS - + OH - (anion hidroliza);

Ca 2+ + S 2- + HOH ↔ HS - + Ca 2+ + OH - (jednačina u jonskom obliku);

2CaS + 2H 2 O ↔ Ca(HS) 2 + Ca(OH) 2 ↓ (molekularna jednačina).

drugi korak:

Ca (HS) 2 ↔ Ca 2+ + 2HS - (disocijacija soli);

HS - + HOH ↔H 2 S + OH - (anion hidroliza);

Ca 2+ + 2HS - + HOH ↔ H 2 S + Ca 2+ + OH - (jednačina u jonskom obliku);

Ca(HS) 2 + 2H 2 O ↔ 2H 2 S + Ca(OH) 2 ↓ (molekularna jednadžba).

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Vježbajte	Kada se kalcijum sulfid zagrije, on se raspada, što rezultira stvaranjem kalcija i sumpora. Izračunajte mase produkta reakcije ako je 70 g kalcijevog sulfida koji sadrži 20% nečistoća podvrgnuto kalcinaciji.
Rješenje	Zapisujemo jednačinu za reakciju kalcinacije kalcijum sulfida: Pronađite maseni udio čistog (bez nečistoća) kalcijum sulfida: ω(CaS) = 100% - ω nečistoća = 100-20 = 80% = 0,8. Pronađite masu kalcijum sulfida koja ne sadrži nečistoće: m(CaS) = m nečistoća (CaS)× ω(CaS) = 70×0,8 = 56g. Odredimo broj molova kalcijum sulfida koji ne sadrži nečistoće (molarna masa - 72 g/mol): υ (CaS) = m (CaS) / M (CaS) = 56/72 = 0,8 mol. Prema jednačini υ (CaS) = υ (Ca) = υ (S) = 0,8 mol. Pronađite masu produkta reakcije. Molarna masa kalcijuma je - 40 g / mol, sumpora - 32 g / mol. m(Ca)= υ(Ca)×M(Ca)= 0,8×40 = 32g; m(S)= υ(S)×M(S)= 0,8×32 = 25,6g.
Odgovori	Masa kalcijuma je 32 g, sumpora - 25,6 g.

PRIMJER 2

Vježbajte	Smjesa koja se sastojala od 15 g kalcijum sulfata i 12 g uglja je kalcinirana na temperaturi od 900 o C. Kao rezultat, nastao je kalcijum sulfid i oslobođeni ugljični monoksid i ugljični dioksid. Izračunajte masu kalcijum sulfida.
Rješenje	Pišemo jednadžbu reakcije za interakciju kalcijum sulfata i uglja: CaSO 4 + 4C \u003d CaS + 2CO + CO 2. Odrediti broj molova polaznih supstanci. Molarna masa kalcijum sulfata je 136 g/mol, uglja 12 g/mol. υ (CaSO 4) = m (CaSO 4) / M (CaSO 4) = 15/136 = 0,11 mol; υ (C) = m (C) / M (C) = 12/12 \u003d 1 mol. Nedostatak kalcijum sulfata (υ (CaSO 4)<υ(C)). Согласно уравнению реакции υ(CaSO 4)=υ(CaS) =0,11 моль. Найдем массу сульфида кальция (молярная масса – 72 г/моль): m(CaS)= υ(CaS)×M(CaS)= 0,11×72 = 7,92 g.
Odgovori	Masa kalcijum sulfida je 7,92 g.

Kako se prinosi povećavaju, povećava se važnost obezbjeđivanja polja dovoljnim količinama svakog od 17 esencijalnih nutrijenata. Konkretno, zbog brojnih faktora povećana je potreba za kalcijumom, magnezijumom i sumporom. S tim u vezi postavljamo preporuke američkih konsultanata o uvođenju mezoelemenata.

Primjena đubriva koja ne sadrže mezoelemente. Obično se gnojidba vrši gnojivima koja ne sadrže magnezij ili sumpor: diamonijum fosfat, urea, amonijum nitrat, dušik, fosfor ili kalijev hlorid. Zbog toga dolazi do nedostatka sumpora ili magnezijuma. Ova đubriva, kao i monoamonijum fosfat i bezvodni amonijak, uopšte ne sadrže kalcijum, magnezijum ili sumpor. Od svih uobičajenih đubriva, samo trostruki superfosfat sadrži 14% kalcijuma i ne sadrži magnezijum ili sumpor.

Rast prinosa. Prinosi su značajno porasli tokom protekle decenije. Kukuruz, koji daje 12,5 t/ha, koristi 70 kg/ha magnezijuma i 37 kg/ha sumpora. Poređenja radi: sa prinosom od 7,5 t/ha magnezijuma se iznosi 33 kg/ha, a sumpora 22 kg/ha.

Smanjenje upotrebe pesticida koji sadrže sumpor. Ranije su se farmeri mogli osloniti na izvor sumpora kao što su insekticidi i fungicidi. Mnogi od ovih pesticida su sada zamijenjeni proizvodima koji ne sadrže sumpor.

Ograničenje emisija u atmosferu. U SAD-u su emisije iz metalurških peći i elektrana ograničene. U mnogim drugim zemljama smanjene su emisije sumpora u atmosferu iz sagorevanja gasa u kućnim i industrijskim kotlovima. Osim toga, u modernim automobilima, katalizatori apsorbiraju sumpor, koji je prethodno ušao u atmosferu s izduvnim plinovima. Svi ovi faktori su smanjili vraćanje sumpora u tlo zajedno sa padavinama.

Uklanjanje mezoelemenata sa prinosom, kg/ha

kulture	produktivnost, centner/ha
kukuruz
paradajz
šećerna repa

Kalcijum

Kalcijum se ne posvećuje dovoljno pažnje u pripremi šema đubrenja za mnoge visokoprinosne i voćne kulture. Izuzetak su paradajz i kikiriki, koji zahtevaju dobru ishranu kalcijumom kada se uzgajaju.

U tlu, kalcij zamjenjuje vodikove ione na površini čestica tla kada se dodaje vapno kako bi se smanjila kiselost. Neophodan je za mikroorganizme koji ostatke useva pretvaraju u organsku materiju, oslobađaju hranljive materije i poboljšavaju strukturu tla i sposobnost zadržavanja vode. Kalcij pomaže u stvaranju kvržičnih bakterija koje fiksiraju dušik.

Funkcije kalcijuma u biljci:

kalcij, zajedno s magnezijem i kalijem, pomaže u neutralizaciji organskih kiselina koje nastaju kao rezultat staničnog metabolizma u biljkama;

poboljšava apsorpciju drugih hranljivih materija od strane korena i njihov transport u biljci;

aktivira brojne enzimske sisteme koji regulišu rast biljaka;

pomaže pretvaranje nitratnog dušika u oblike potrebne za stvaranje proteina;

neophodan za formiranje ćelijskih zidova i normalnu deobu ćelija;

poboljšava otpornost na bolesti.

nedostatak kalcijuma

Nedostatak kalcijuma najčešće se javlja na kiselim, peskovitim zemljištima zbog ispiranja iz kišnice ili vode za navodnjavanje. Nije tipično za tla gdje je dodato dovoljno vapna da bi se optimizirao pH nivo. Kako se kiselost tla povećava, rast biljaka postaje teži zbog povećanja koncentracije toksičnih elemenata - aluminija i/ili mangana, ali ne zbog nedostatka kalcija. Analiza tla i adekvatno vapnenje je najbolji način da se izbjegnu ovi problemi.

Nedostatak kalcijuma može se izbjeći redovnim analiziranjem tla i prilagođavanjem kiselosti primjenom optimalnih doza vapna. Potrebno je pridržavati se uravnotežene primjene kalcija, magnezija i kalija. Između ovih elemenata postoji antagonizam: predoziranje jednog dovodi do nedostatka ili neutralizacije drugog. Osim toga, kalcij se mora primjenjivati ​​s razlogom, ali u određenim fazama kako bi se osigurale određene funkcije biljke.

Izvori kalcijuma

Dobro krečenje efikasno obezbeđuje kalcijum za većinu useva. Visokokvalitetno kalcitno vapno je efikasno kada je potrebno podešavanje pH vrednosti. Kada magnezijuma takođe nedostaje, dolomitski krečnjaci ili kalcitni krečnjaci mogu se primeniti zajedno sa izvorom magnezijuma kao što je kalijum magnezijum sulfat. Gips (kalcijum sulfat) je izvor kalcijuma na odgovarajućem pH nivou.

Glavni izvori kalcijuma

Magnezijum

Biljkama je potrebna energija za rast. Pšenici i drugim kulturama potreban je magnezijum za fotosintezu. Magnezijum je esencijalna komponenta molekula hlorofila: svaki molekul sadrži 6,7% magnezijuma.

Magnezijum takođe deluje kao transporter fosfora u biljci. Neophodan je za diobu stanica i stvaranje proteina. Apsorpcija fosfora je nemoguća bez magnezijuma, i obrnuto. Dakle, magnezijum je neophodan za metabolizam fosfata, disanje biljaka i aktivaciju brojnih enzimskih sistema.

Magnezijum u zemljištu

Zemljina kora sadrži 1,9% magnezijuma, pretežno u obliku minerala koji sadrže magnezijum. Postepenim trošenjem ovih minerala dio magnezijuma postaje dostupan biljkama. Rezerve raspoloživog magnezijuma u tlu su ponekad iscrpljene ili iscrpljene usled ispiranja, apsorpcije od strane biljaka i hemijskih reakcija razmene.

Dostupnost magnezijuma biljkama često zavisi od pH vrednosti zemljišta. Istraživanja su pokazala da se dostupnost magnezija biljkama smanjuje pri niskim pH vrijednostima. Na kiselim zemljištima sa pH manjim od 5,8 višak vodonika i aluminijuma utiče na dostupnost magnezijuma i njegovo usvajanje od strane biljaka. Pri visokom pH (većem od 7,4), višak kalcijuma može ometati uzimanje magnezija od strane biljaka.

Pješčana tla sa niskim kapacitetom katjonske izmjene imaju nizak kapacitet za opskrbu biljaka magnezijem. Primjena vapna s visokim sadržajem kalcijuma može pogoršati nedostatak magnezijuma promicanjem rasta biljaka i povećanjem potreba za magnezijem. Visoke doze amonijaka i kalija mogu poremetiti nutritivnu ravnotežu zbog efekta jonske konkurencije. Granica ispod koje se sadržaj zamjenjivog magnezija smatra niskim, a primjena magnezija opravdana je 25-50 ppm ili 55-110 kg/ha.

Za tla sa kapacitetom kationske izmjene većim od 5 mEq na 100 g, omjer kalcija i magnezija u tlu treba održavati na približno 10: 1. Za pješčana tla sa kapacitetom izmjene katjona od 5 mEq ili manje, kalcijum prema magnezijumu omjer treba održavati na približno nivou 5:1.

Kako nadoknaditi nedostatak magnezijuma

Ako se folijarnom analizom otkrije nedostatak magnezijuma u vegetativnoj biljci, on se može nadoknaditi opskrbom magnezija u rastvorljivom obliku zajedno s kišnicom ili vodom za navodnjavanje. To čini magnezijum dostupnim korijenskom sistemu i usvajanjem od strane biljaka. Male doze magnezijuma mogu se aplicirati i kroz list kako bi se korigirao sadržaj ovog elementa ili spriječio njegov nedostatak. Ali bolje je dodati magnezij u tlo prije sjetve ili prije nego što usjev počne aktivno rasti.

Izvori magnezijuma

supstance		rastvorljivost u vodi
dolomitski krečnjak
magnezijum hlorid
magnezijum hidroksid
magnezijum nitrat		+
magnezijum oksid		-
magnezijum sulfat

Sumpor

Sumpor u zemljištu

Izvor sumpora za biljke u tlu su organska materija i minerali, ali oni često nisu dovoljni ili su u obliku nedostupnom za visokorodne kulture. Većina sumpora u tlu je vezan u organskoj tvari i nije dostupan biljkama dok ga bakterije tla ne pretvore u sulfatni oblik. Ovaj proces se naziva mineralizacija.

Sulfati su u tlu jednako pokretni kao i dušik u nitratnom obliku, a u nekim tipovima tla mogu biti isprani iz zone korijena obilnim padavinama ili navodnjavanjem. Sulfati se mogu vratiti na površinu tla isparavanjem vode, osim u pjeskovitim ili grubim zemljištima gdje su kapilarne pore razbijene. Mobilnost sulfatnog sumpora otežava mjerenje njegovog sadržaja u analizi tla i korištenje takvih analiza za predviđanje potrebe za primjenom sumpora.

Sumpor je u većoj mjeri sadržan u česticama glinenog tla nego u nitratnom dušiku. Intenzivne kiše u rano proljeće mogu isprati sumpor iz gornjeg sloja tla i vezati ga u dnu ako je gornji sloj zemlje pjeskovito, a dno glinasto. Stoga, usjevi koji rastu na takvim tlima mogu pokazati simptome nedostatka sumpora u ranim fazama vegetacije, ali kako korijenje prodire u niže slojeve tla, ovaj nedostatak može nestati. Na zemljištima koja su peskovita po celom profilu, sa malo ili bez sloja gline, usevi će dobro reagovati na primenu sumpora.

Sumpor u biljkama

Sumpor je dio svake žive stanice i neophodan je za sintezu određenih aminokiselina (cistein i metionin) i proteina. Sumpor je takođe važan za fotosintezu i otpornost useva. Osim toga, sumpor je važan za proces pretvaranja nitratnog dušika u aminokiseline.

Nedostatak sumpora

U vizualnoj analizi, nedostatak sumpora se često miješa sa nedostatkom dušika. U oba slučaja postoji zaostajanje u rastu, praćeno općim žutilom listova. Sumpor u biljci je nepokretan i ne prelazi sa starih na mlade listove. Kod nedostatka sumpora često prvo žuti mladi listovi, a kod manjka azota stariji. Ako nedostatak nije jako akutan, njegovi simptomi možda neće biti vidljivi vizualno.

Najpouzdaniji način za dijagnosticiranje nedostatka sumpora je analiza biljnih uzoraka na sumpor i dušik. Normalan sadržaj sumpora u biljnim tkivima većine useva kreće se od 0,2 do 0,5%. Optimalni nivo omjera između dušika i sumpora je od 7:1 do 15:1. Ako omjer prelazi gore navedene granice, to može signalizirati nedostatak sumpora, ali za tačnu dijagnozu ovaj pokazatelj treba uzeti u obzir u kombinaciji sa apsolutni pokazatelji dušika i sumpora.

U uslovima nedostatka sumpora može se akumulirati azot u nitratnom obliku. Akumulacija nitrata u biljci može spriječiti stvaranje sjemena kod nekih usjeva kao što je uljana repica. Stoga je balansiranje sadržaja sumpora sa sadržajem dušika važno za zdravlje biljaka.

Usjevi kao što su lucerna ili kukuruz, koji daju visoke prinose suhe tvari, zahtijevaju najveće doze sumpora. Takođe, krompiru i mnogim povrtarskim kulturama sumpor je potreban u velikim količinama i daje bolje plodove kada se primenjuju đubriva koja sadrže sumpor. Bez uravnotežene ishrane sa sumporom, usevi koji primaju visoke doze azotnih đubriva mogu patiti od nedostatka sumpora.

Izvori sumpora

Voda za navodnjavanje ponekad može sadržavati značajne količine sumpora. Na primjer, kada sadržaj sulfatnog sumpora u vodi za navodnjavanje prelazi 5 dijelova na milion, nema preduvjeta za nastanak nedostatka sumpora. Većina đubriva koja sadrže sumpor su sulfati, koji imaju srednju do visoku rastvorljivost u vodi. Najvažniji izvor sumpora netopivog u vodi je elementarni sumpor, koji mikroorganizmi mogu oksidirati u sulfate prije nego što ga biljke koriste. Oksidacija se odvija kada je tlo toplo, ima odgovarajuću vlagu, aeraciju i veličinu čestica sumpora. Elementarni sumpor dobro se apsorbuje u zemljištu, a potom i u usevima.

Izvori sumpora

vrsta đubriva		rastvorljivost u vodi	povećana kiselost tla
amonijum sulfat
amonijum tiosulfat
amonijum polisulfida
elementarnog sumpora	najmanje 85
magnezijum sulfat
normalan superfosfat
kalijum sulfat
kalijum tiosulfat
urea obložena sumporom