Химия вокруг нас - Юрий Кукушкин

Специалисты считают, что свыше 80% заболеваний культурных растений обусловлено грибками. Химические средства борьбы с грибковыми и бактериальными болезнями сельскохозяйственных растений называют фунгицидами (от лат. слова фунгус — гриб). Наиболее распространенные среди садоводов-любителей фунгициды содержат соединения меди (II). Широко известна бордосская жидкость, являющаяся раствором, в состав которого входят медный купорос CuSO4 и гашеная известь Ca(OH)2. Она впервые была использована в 1885 г. для борьбы с мучнистой росой виноградных лоз. Не трудно догадаться, что это произошло во Франции в окрестностях города Бордо. Несколько позже было установлено, что раствор, состоящий из 3Cu(OH)2·CuCl2, имеет преимущества, так как обладает меньшей коррозионной активностью. Еще раньше для борьбы с мучнисторосяными грибками растений начали использовать измельченную серу. Это средство применяют и по сей день. Наряду с серой для этой же цели используют отвар, получаемый ее кипячением с известью. Это средство и в настоящее время считается довольно эффективным фунгицидом. Однако соединения серы иногда плохо действуют на другие растения и прежде всего на некоторые сорта яблонь и груш.

Растворимые соединения меди ядовиты для вредителей зеленых растений, т.е. обладают фунгицидными свойствами. Медный купорос CuSO4·5H2O является одним из наиболее эффективных препаратов контактного действия для борьбы с болезнями плодовых деревьев, виноградников и других растений. Смесь медного купороса (1 кг CuSO4·5H2O и 0,75 кг свежегашеной извести на 100 л воды) называют бордоской жидкостью. Она представляет собой водную суспензию из 3Cu(OH)2, CuSO4 и CaSO4. Для образования стойкой суспензии молярное соотношение CuO:CaO должно быть равно 1:0,75, а массовое 1:0,53. В связи с частичным переходом во времени гашеной извести в карбонат кальция (в результате поглощения CO2 из воздуха) массовое соотношение берут 1:0,75.

При смешении раствора медного купороса с раствором соды Na2CO3 образуется жидкость, которую издавна называют бургундской. Она является суспензией основного карбоната меди (II) состава 3Cu(OH)2·2CuCO3. Бургундская жидкость имеет некоторое преимущество перед бордосской, заключающееся в лучшей прилипаемости к растениям и отсутствием комков, забивающих распылительные устройства.

Отметим также, что медный купорос используют для борьбы с чрезмерным развитием водной растительности в водохранилищах.

Сухая смесь основного сульфата меди (II) 3Cu(OH)2·CuSO4 и основных карбонатов меди (II) используется для протравливания семян и их опыления. Ее получают смешиванием медного купороса и мела при 50...60°C. Процесс ведут до прекращения выделения пузырьков CO2. Для опыления используют порошок, получающийся выпариванием раствора досуха. В промышленности этот препарат обозначают буквами АБ.

Для борьбы с вредителями садов и слизнями используют сульфат железа (III) Fe2(SO4)3. Его применяют также для уничтожения мхов, лишайников и грибных спор. Этот препарат действует на них уже при концентрации 0,14%. Однако по своим фунгицидным свойствам сульфат железа (III) примерно в 10 раз слабее, чем медный купорос.

В сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растений и с грызунами широко используют соединения мышьяка. Из них наибольшее распространение получил арсенат кальция Ca3(AsO4)2. Издавна известен сложный препарат, в состав которого входят медь (II) и мышьяк (III), называемый парижской или швейнфуртской зеленью. Она имеет состав 3Cu(AsO2)2·Cu(CH3COO)2 и получается из As2O3, Na2CO3, CuSO4 и уксусной кислоты. Вначале получают раствор метаарсенита натрия:

As2O3 + Na2CO3 = 2NaAsO2 + CO2

К нему добавляют уксусную кислоту до нейтрализации избытка соды:

Na2CO3 + 2CH3COOH = 2CH3COONa + CO2 + H2О

К полученному таким образом горячему раствору добавляют медный купорос. Парижская зелень осаждается из раствора в соответствии с уравнением

6NaAsO2 + 2CH3COONa + 4CuSO4 = 3Cu(AsO2)2·Cu(CH3COO)2 + 4Na2SO4

Для протравливания корней рассады капусты против возбудителя килы используют каломель Hg2Cl2. В настоящее время в качестве протравы семян злаковых культур широко применяют ртутьорганические соединения общей формулы RHgX, где R — алкил или арил и X — остаток органической или минеральной кислоты (например, C6H5HgOCOCH3). Нормы расхода ртутьсодержащих фунгицидов небольшие — около 5 г ртути на 1 га. К сожалению, большинство ртутных препаратов токсичны для человека, млекопитающих и птиц. Поэтому их стремятся исключить из употребления. В настоящее время синтезировано довольно много органических соединений с весьма ценными фунгицидными свойствами.

Существуют химические вещества, стимулирующие кущение растений. Их действие основано на подавлении роста верхушечных почек, в результате чего рост растений направляется по боковым отросткам. В качестве таких стимуляторов нашли применение органические спирты с прямой цепью — главным образом октиловый и дециловый спирты.

Существуют химические соединения, при опрыскивании раствором которых растений происходит усыхание листьев и их опадение. Такие соединения называют дефолиантами (от лат. слова фолиум — лист). Дефолианты применяют для предуборочного удаления листьев с растений для облегчения механизированной уборки урожая (например, хлопчатника). Наиболее распространенными дефолиантами являются хлорат магния Mg(ClO3)2 и цианамид кальция CaCN2. Напомним, что при внесении в почву цианамид кальция играет роль азотного удобрения.

Для борьбы с личинками малярийного комара применяют препарат «Армаль». Его получают обработкой раствора мышьяковистой кислоты известью-пушонкой в смеси с инертным наполнителем — тальком, глиной или мелом. К этой смеси затем добавляют медный купорос и отфильтровывают в виде пасты. К высушенному и размолотому препарату добавляют гидрофобное органическое вещество (3% асидол или древесное крезотовое масло). Последнее позволяет зернам препарата удерживаться на поверхности воды и оказывать губительное действие на личинки.

Коррозия металлов

Слово коррозия происходит от латинского corrodere, что означает разъедать. Хотя коррозию чаще всего связывают с металлами, но ей подвергаются также камни, пластмассы и другие полимерные материалы и дерево. Например, в настоящее время мы являемся свидетелями большого беспокойства широких слоев людей в связи с тем, что от кислотных дождей катастрофически страдают памятники (здания и скульптуры), выполненные из известняка или мрамора.

Таким образом, коррозией называют самопроизвольный процесс разрушения материалов и изделий из них под химическим воздействием окружающей среды. Процессы физического разрушения к коррозии не относят, хотя часто они наносят неменьший вред памятникам культуры. Их называют истиранием, износом, эрозией.

Металлы составляют одну из основ цивилизации на планете Земля. Среди них как конструкционный материал явно выделяется железо. Объем промышленного производства железа примерно в 20 раз больше, чем объем производства всех остальных металлов, вместе взятых. Широкое внедрение железа в промышленное строительство и транспорт произошло на рубеже XVIII...XIX вв. В это время появился первый чугунный мост, спущено на воду первое судно, корпус которого был изготовлен из стали, созданы первые железные дороги. Однако начало практического использования человеком железа относят к IX в. до н.э. Именно в этот период человечество из бронзового века перешло в век железный. Тем не менее история свидетельствует о том, что изделия из железа были известны в Хеттском царстве (государство Малой Азии), а его расцвет относят к XIV...XIII вв. до н.э.

В природе, хотя и очень редко, но встречается самородное железо. Его происхождение считают метеоритным, т.е. космическим, а не земным. Поэтому первые изделия из железа (они изготавливались из самородков) ценились очень высоко — гораздо выше, чем из серебра и даже золота.

Несмотря на широкое внедрение в нашу сегодняшнюю жизнь полимерных материалов, стекла, керамики, основным конструкционным материалом продолжает оставаться железо и сплавы на его основе. С изделиями из железа мы на каждом шагу встречаемся в быту и знаем, как много хлопот доставляют его ржавление и сама ржавчина. Ржавлением называют только коррозию железа и его сплавов. Другие металлы корродируют, но не ржавеют. Хотя корродируют практически все металлы, в повседневной жизни человек чаще всего сталкивается с коррозией железа.

Строгие расчеты показывают, что большинство металлов имеет склонность к коррозии. Поэтому удивительно не то, что металлы корродируют, а то, что изделия из них могут существовать длительное время. Скорость, с которой протекает коррозия, не поддается теоретическому вычислению. Как правило, она определяется опытным путем. Скорость прежде всего зависит от характера образующихся продуктов коррозии и прочности их сцепления с металлом.