Tag: soils

Элементный уголь

Углерод, шестой самый распространенный элемент во Вселенной, известен с древних времен. Углерод наиболее часто получают из угольных месторождений, хотя его обычно необходимо перерабатывать в форму, пригодную для коммерческого использования. Известно, что существуют три встречающиеся в природе аллотропы углерода: аморфный, графит и алмаз.

Аморфный углерод образуется, когда материал, содержащий углерод, сжигается без достаточного количества кислорода, чтобы он полностью горел. Эта черная сажа, также известная как ламповая лампа, газовая сажа, черный канал или сажа, используется для изготовления красок, красок и резиновых изделий. Он также может быть прессован в формы и используется, например, для формирования сердечников большинства сухих батареек.

Графит, один из самых мягких известных материалов, представляет собой форму углерода, которая в основном используется в качестве смазки. Хотя это происходит естественным образом, большинство коммерческих графитов получают путем обработки нефтяного кокса, остатка черного смолы, остающегося после очистки сырой нефти, в печи без кислорода. Естественно встречающийся графит происходит в двух формах: альфа и бета. Эти две формы имеют одинаковые физические свойства, но разные кристаллические структуры. Весь искусственно полученный графит имеет альфа-тип. В дополнение к его использованию в качестве смазки графит в форме, известной как кокс, используется в больших количествах при производстве стали. Кокс производится путем нагрева мягкого угля в духовке, не позволяя кислороду смешиваться с ним. Хотя обычно называемый свинцом, черный материал, используемый в карандашах, на самом деле является графитом.

Алмаз, третья встречающаяся в природе форма углерода, является одним из самых тяжелых веществ. Хотя природный алмаз обычно используется для ювелирных изделий, большинство алмазов коммерческого качества изготавливаются искусственно.

Эти небольшие бриллианты изготавливаются путем сжимания графита при высоких температурах и давлениях в течение нескольких дней или недель и в основном используются для изготовления таких вещей, как алмазные наконечники пильных дисков. Хотя они обладают очень разными физическими свойствами, графит и алмаз отличаются только кристаллической структурой.

Их исследование посвящено почти десяти миллионам известных углеродных соединений, а целая отрасль химии, известная как органическая химия. Многие углеродные соединения необходимы для жизни, как мы ее знаем. Некоторые из наиболее распространенных углеродных соединений: диоксид углерода (CO2), монооксид углерода (СО), сероуглерод (CS2), хлороформ (CHCl3), четыреххлористый углерод (CCl4), метан (CH4), этилен (C2H4), ацетилен ( C2H2), бензол (C6H6), этиловый спирт (C2H5OH) и уксусную кислоту (CH3COOH).

Как формируются элементы

neon

Наш мир состоит из элементов и комбинаций элементов, называемых соединениями. Элемент представляет собой чистое вещество, состоящее из атомов, которые имеют одинаковый тип. В настоящее время известно 116 элементов, и только около 90 из них встречаются естественным образом.

Неоновая вывеска

Неоновый элемент номер 10 на периодической таблице – это инертный газ, открытый сэром Уильямом Рамсей в 1898 году. Он используется для изготовления неоновых рекламных знаков.
Элементы и теория «большого взрыва»

Во время образования вселенной около 14 миллиардов лет назад в так называемом «Большом взрыве» образовались только самые легкие элементы – водород и гелий, а также следовые количества лития и бериллия. По мере того как облако космической пыли и газов от Большого Взрыва охлаждалось, образовались звезды, и они затем группировались вместе, образуя галактики.

Другие 86 элементов, найденных в природе, были созданы в ядерных реакциях у этих звезд и в огромных звездных взрывах, известных как сверхновые. Элементы и наше Солнце В течение большей части своей жизни звезды сливают элементарный водород в гелий в своих ядрах. Два атома водорода объединяются в ряд шагов для создания гелия-4. На эти реакции приходится 85% энергии Солнца. Оставшиеся 15% происходят от реакций, которые производят элементы бериллия и лития.

Солнце

На этом этапе жизненного цикла Солнца атомы водорода слиты с образованием атомов гелия. Эта ядерная реакция производит очень большие количества энергии.

Энергия этих ядерных реакций испускается в различных формах излучения, таких как ультрафиолетовый свет, рентгеновское излучение, видимый свет, инфракрасные лучи, микроволны и радиоволны. Кроме того, высвобождаются возбужденные частицы, такие как нейтрино и протоны, и именно они составляют солнечный ветер.

Neon-resize

Земля находится на пути этого потока энергии, который согревает планету, управляет погодой и обеспечивает энергию на всю жизнь. Атмосфера Земли способна экранировать большую часть вредного излучения, а магнитное поле Земли может отклонять пагубные последствия солнечного ветра.
Умирающие звезды

Когда у ядра звезды заканчивается водород, звезда начинает вымирать. Умирающая звезда расширяется до красного гиганта, и теперь она начинает производить атомы углерода, сплавляя атомы гелия.

Более массивные звезды начинают дальнейшую серию ядерных горения или реакционных стадий. Элементы, сформированные на этих этапах, варьируются от кислорода до железа.

Во время сверхновой звезды звезда выделяет очень большие количества энергии, а также нейтроны, что позволяет создавать элементы, более тяжелые, чем железо, например уран и золото. При взрыве сверхновой все эти элементы вытесняются в космос.

Что такое теория Большого Взрыва?

Доктор Дэвид Крофчек – физик частиц, который считает, что Большой взрыв – это то, как возникла материя.

Наш мир буквально состоит из элементов, сформированных глубоко в ядрах звезд, которые теперь давно мертвы. Как сказал британский астроном Королевский сэр Мартин Рис, «Мы буквально прах давно мертвых звезд». Когда вы покупаете воздушный шар, который плавает на воздухе, он заполнен газообразным гелием, большая часть которого была создана, когда вселенная была всего 3 Минут!

Примеры создания элементов (нуклеогенез) в реакциях горения гелия:

  1. Aтома гелия, слитого с образованием атома углерода: 3 @ 4He → 12C
  2. Атом углерода + сплав гелия с образованием атома кислорода: 12C + 4He → 16O
  3. Атом кислорода + атом гелия слияния, чтобы дать неонный атом: 16O + 4He → 20Ne
  4. Атом неона + атом гелия сплавляют с образованием атома магния: 20Ne + 4He → 24Mg

Искусственные элементы

Только 90 из 116 известных элементов встречаются естественным образом, так откуда взялись другие 26?

Ответ можно найти в разработке атомных электростанций и машин, известных как ускорители частиц:

Ученые обнаружили, что, позволяя быстрым нейтронам сталкиваться с общим изотопом урана, известным как U-238 в ядерном реакторе, был создан «новый» элемент плутония.
Разрушив атомы в машинах, известных как ускорители частиц, было обнаружено, что могут быть сделаны новые элементы. Например, бомбардировка атомов элемента кюрия атомами неонового элемента 106 – seaborgium.

Hатрия oпределение Oбменного

При оценке свойств степных, сухостепных и полупустынных почв большое значение имеют сведения о содержании обменного натрия. По содержанию обменного натрия оценивают степень солонцеватости почв и рассчитывают дозы мелиорантов для мелиорации солонцовых почв и солонцов. Предложено несколько методов определения обменного натрия в почвах.

Метод Гедройца основан на вытеснении обменного натрия ионом Ca2+. При проведении анализа к навеске почвы добавляют СаCO3, дистиллированную воду и суспензию интенсивно перемешивают потоком диоксида углерода. При высоком РCO2 увеличивается растворимость карбоната кальция и происходит замещение обменного натрия на кальций. После 3-часового пропускания CO2 суспензию фильтруют и в фильтрате определяют натрий.

Однако метод без соответствующих поправок неприменим к анализу почв, содержащих легкорастворимые соли и гипс.
Метод определения обменного натрия, предложенный И.Н. Антиповым-Каратаевым и Л.Я. Мамаевой (1955), также основан на вытеснении обменного натрия кальцием. Содержание обменного натрия оценивают по снижению концентрации кальция в титрованном растворе гипса после взаимодействия раствора с почвой. Этот метод также не совершенен, он неприменим для анализа почв, засоленных натриевыми солями, и почв, содержащих гипс. Кроме того, Ca2+ входит в ППК не только вследствие вытеснения Na+, но и Mg2+ и К+.

И.В. Тюриным (1927) был предложен метод определения обменных кальция и магния в почвах, содержащих СаCO3. Метод основан на вытеснении обменных оснований 1 М раствором NaCl и оценке количества кальция, перешедшего в фильтрат вследствие растворения карбоната кальция, по величине общей щелочности.

При этом допускают, что общая щелочность обусловлена исключительно карбонатными ионами и эквивалентна количеству перешедшему в фильтрат вследствие растворения СаСО3.
В фильтрате, полученном при обработке навески почвы 1 М раствором NaCl, определяют общее количество кальция, магний, вытесненный из ППК, и общую щелочность. Содержание обменного кальция находят по разности между общим количеством эквивалентов кальция, выраженных числом миллимолей, и общей щелочностью фильтрата.
Метод не используют при анализе почв, содержащих карбонат магния.
100 и 200 мл. В каждую из колб добавляют 0,2 г СаCO3, чтобы гарантировать насыщенность жидких фаз полученных суспензий к карбонату кальция, и приливают до метки 1 М раствор NaCl. После взбалтывания и настаивания суспензии содержимое колб фильтруют и фильтрат анализируют.
Если обозначить общее количество кальция в колбе вместимостью 100 мл через Са100, в колбе вместимостью 200 мл — через Са200 количество кальция, перешедшего в 100 мл раствора за счет растворения СаCO3 — через у, а через х обозначить количество обменного кальция, то можно составить систему уравнений:


Са100 = x + У,
Са200 = х + 2у,
из которой находят количество обменного кальция в навеске почвы:
х = 2Са100 – Са200.
По мнению К.К. Гедройца, основным источником ошибок в методе Шмука является разная концентрация Ca2+, вытесненного из почвенного поглощающего комплекса, в колбах вместимостью 100 и 200 мл. Поэтому и растворимость СаCO3

Методика определения обменных оснований в засоленных почвах методом Пфеффера в модификации Молодцова и Игнатовой

Навеску почвы, пропущенную через сито с отверстиями диаметром 1—2 мм, массой 5 г помещают в центрифужную пробирку вместимостью 50-100 мл.

Почву увлажняют дистиллированной водой, добавляя ее по каплям до полного смачивания навески, но с таким расчетом, чтобы на поверхности почвы не появилась свободная вода. Влажность почвы в зависимости от гранулометрического состава будет соответствовать 20—40%. Пробирку закрывают пробкой и оставляют на ночь. Затем в пробирку приливают 10 мл 70%-ного (по объему) этилового спирта и содержимое перемешивают стеклянной палочкой. Суспензию центрифугируют 10 мин при 2000 об/мин. Отмывание

легкорастворимых солей спиртом повторяют несколько раз до полного удаления хлорид и сульфат-ионов. Для слабозасоленных почв достаточно трех последовательных обработок почвы спиртом, для очень сильно засоленных почв требуется 6-кратная обработка (Руководство по лабораторным методам…, 1990). Качественную пробу на Cl- проводят с AgNO3 (раздел 6.3.5.1), на SO42- — с ВаCl2 (раздел 6.3.6.4).

Если в процессе отмывания солей происходит пептизация коллоидов и помутнение раствора, то увеличивают время центрифугирования до 20-25 мин и его скорость до 6000-7000 об/мин. Чтобы предотвратить пептизацию колллоидов, рекомендуют отмывание солей прекратить, когда качественные пробы еще показывают крайне незначительные количества хлорид- и сульфат- ионов.

После удаления солей из ППК вытесняют обменные катионы реактивом Пфеффера. В центрифужную пробирку приливают 25 мл 0,1 М NH4Cl в 70%-ном этиловом спирте, тщательно перемешивают содержимое стеклянной палочкой и оставляют на 1 час. Затем суспензию центрифугируют (5 мин, 2000 об/мин). Центрифугат сливают в фарфоровую чашку и выпаривают на водяной бане. Операцию повторяют еще 3 раза при 30-минутном настаивании почвы с раствором. Центрифугаты сливают в ту же чашку и выпаривают. Дно чашки вытирают фильтровальной бумагой. Чашку прокаливают в муфеле до прекращения дымления. В чашку с прокаленным остатком добавляют 2—3 капли концентрированной HCl и около 10 мл горячей дистиллированной воды. Затем добавляют еще дистиллированную воду и полученный раствор фильтруют по стеклянной палочке в мерную колбу

вместимостью 200 мл. Чашку и фильтр промывают горячей дистиллированной водой, количественно перенося содержащиеся в чашке соли в фильтрат. Объем жидкости в колбе доводят дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают, многократно переворачивая колбу вверх дном.

В полученном растворе любыми подходящими для этой цели методами определяют концентрацию кальция, магния, натрия и калия и вычисляют содержание каждого из обменных оснований.

Реагенты:

70%-ный этиловый спирт (этанол). К 730 мл 96%-ного этанола приливают 270 мл дистиллированной воды и перемешивают.
Реактив Пфеффера — 0,1 М NH4Cl в 70%-ном этаноле с рН 7. 5,35 г NH4CI растворяют в 270 мл дистиллированной воды и к полученному раствору приливают 730 мл 96%-ного этанола. Значение рН раствора доводят до 7, добавляя по каплям концентрированный аммиак по индикатору бромтимоловому синему, при рН 7 окраска раствора становится зеленой.