Элемент железо

Содержание

1. История изучения химического  элемента железа……………………………2

2. Формы элемента железа  в почве. Формы усвояемые растениями………….5

3. Превращение железа  в растениях. Физиологическая  роль железа………….6

4. Влияние недостатка  железа на жизнедеятельность  растения. Признаки голодания растения……………………………………………………………….8

5. Удобрения содержащие железо……………………………………………...10

6. Источники……………………………………………………………………..12

 

 

 

 

 

 

1. История изучения химического элемента железа

Железо (англ. Iron, франц. Fer, нем. Eisen) - один из семи металлов древности. Весьма вероятно, что человек познакомился с железом метеоритного происхождения раньше, чем с другими металлами. С древнейших времен железо получали из руд, залегающих почти повсеместно.

Железо, как инструментальный материал, известно с древнейших времён. Самые  древние изделия из железа, найденные  при археологических раскопках, датируются 4-м тысячелетием до н. э. и относятся к древнешумерской и древнеегипетской цивилизациям. Это изготовленные из метеоритного железа, то есть сплава железа и никеля (содержание последнего колеблется от 5 до 30 %), украшения из египетских гробниц (около 3800 года до н. э.) и кинжал из шумерского города Ура (около 3100 года до н. э.). От небесного происхождения метеоритного железа происходит, видимо, одно из названий железа в греческом и латинском языках: «сидер» (что значит «звёздный»).

В древности и в средние  века семь известных тогда металлов сопоставляли с семью планетами, что символизировало связь между  металлами и небесными телами и небесное происхождение металлов. Такое сопоставление стало обычным более 2000 лет назад и постоянно встречается в литературе вплоть до XIX в. Во II в. н. э. железо сопоставлялось с Меркурием и называлось меркурием, но позднее его стали сопоставлять с Марсом и называть марс (Mars), что, в частности, подчеркивало внешнее сходство красноватой окраски Марса с красными железными рудами.

Изделия из железа, полученного выплавкой, известны со времени расселения арийских племён из Европы в Азию, острова  Средиземного моря, и далее. Самые  древние железные инструменты из известных — стальные лезвия, найденные в каменной кладке пирамиды Хеопса в Египте. Как показали раскопки в Нубийской пустыне, уже в те времена египтяне, стараясь отделить добываемое золото от тяжёлого магнетитового песка, прокаливали руду с отрубями и подобными веществами, содержащими углерод. В результате на поверхности расплава золота всплывал слой тестообразного железа, который обрабатывали отдельно. Из этого железа ковались орудия, в том числе найденные в пирамиде Хеопса.

В самой глубокой древности железо ценилось дороже золота, у африканских  племён за 1 фунт железа давали 10 фунтов золота. В те времена железо использовалось как ювелирный металл, из него делали троны и другие регалии царской  власти.

Впрочем, некоторые народы не связывали  название железа с небесным происхождением металла. Так, у славянских народов  железо называется по "функциональному" признаку. Русское железо (южнославянское зализо, польское zelaso, литовское gelesis и т. д.) имеет корень "лез" или "рез" (от слова лезо - лезвие). Такое словообразование прямо указывает на функцию предметов, изготовлявшихся из железа, -- режущих инструментов и оружия. Приставка "же", по-видимому, смягчение более древнего "зе" или "за"; она сохранилась в начальном виде у многих славянских народов (у чехов - zelezo). Старые немецкие филологи - представители теории индоевропейского, или, как они его называли, индогерманского праязыка - стремились произвести славянские названия от немецких и санскритских корней. Например, Фик сопоставляет слово железо с санскритским ghalgha (расплавленный металл, от ghal - пылать). Но вряд ли это соответствует действительности: ведь древним людям была недоступна плавка железа. С санскритским ghalgha скорее можно сопоставить греческое название меди, но не славянское слово железо. Функциональный признак в названиях железа нашел отражение и в других языках. Так, на латинском языке наряду с обычным названием стали (chalybs), происходящим от наименования племени халибов, жившего на южном побережье Черного моря, употреблялось название acies, буквально обозначающее лезвие или острие. Это, слово в точности соответствует древнегреческому , применявшемуся в том же самом смысле. Упомянем в нескольких словах о происхождении немецкого и английского названий железа. Филологи обычно принимают, что немецкое слово Eisen имеет кельтское происхождение, так же как и английское Iron. В обоих терминах отражены кельтские названия рек (Isarno, Isarkos, Eisack), которые затем трансформировались) isarn, eisarn) и превратились в Eisen. Существуют, впрочем, и другие точки зрения. Некоторые филологи производят немецкое Eisen от кельтского isara, означающего "крепкий, сильный". Существуют также теории, утверждающие, что Eisen происходит от ayas или aes (медь), а также от Eis (лед) и т.д. Староанглийское название железа (до 1150 г.) - iren; оно употреблялось наряду с isern и isen и перешло в средние века. Современное Iron вошло в употребление после 1630 г. Заметим, что в "Алхимическом лексиконе" Руланда (1612) в качестве одного из старых названий железа приведено слово Iris, означающее "радуга" и созвучное Iron.

Ставшее международным, латинское  название Ferrum принято у романских народов. Оно, вероятно, связано с греколатинским fars (быть твердым), которое происходит от санскритского bhars (твердеть). Возможно сопоставление и с ferreus, означающим у древних писателей "нечувствительный, непреклонный, крепкий, твердый, тяжкий", а также с ferre (носить). Алхимики наряду с Ferrum ynoтребляли и многие другие названия, например Iris, Sarsar, Phaulec,Mineraи др.

Железные изделия из метеоритного железа найдены в захоронениях, относящихся  к очень давним временам (IV - V тысячелетиях до н.э.), в Египте и Месопотамии. Однако железный век в Египте начался лишь с ХIIв. до н. э., а в других странах еще позднее. В древнерусской литературе слово железо фигурирует в древнейших памятниках (с XI в.) под названиями желъзо, железо, жельзо.

2. Формы элемента железа в почве. Формы усвояемые растениями

По количественному содержанию в земной коре железо занимает третье место после алюминия и кремния. Поверхностные слои земной коры (до 15 км) содержат 3,9% FeO и 2,69% Fe₂O, которые встречаются в кристаллических и осадочных горных породах. Этот элемент присутствует в почве в составе как первичных, так и вторичных минералов, являясь компонентом магнетика, гематита, титаномагнетита, глауконита, роговых обманок, пироксенов, биотитов, хлоритов, глинистых минералов, минералов группы оксида железа. Много в почвах содержится и аморфных соединений железа, особенно разнообразных гидроксилов (гетит, гидрогетит и др.). Общее содержание в почве Fe₂O₃ колеблется в очень широких пределах (в %): от 0,5 - 1,0 в кварцево-песчаных почвах и 3 - 5 в почвах на лессах, до 8 - 10 в почвах на элювии плотных ферромагнезиальных пород и до 20 - 50 в ферраллитных почвах и латеритах тропиков. В почвах также часто наблюдаются железистые конкреции и прослои.

Согласно С. В. Зонну, соединения железа в почвах представлены следующими формами: 1)силикатное железо, входящее в состав кристаллических решеток: а) первичных минералов; б) вторичных (глинистых) минералов; 2) несиликатное (свободное) железо: а) окристаллизованное (слабо или сильно) оксидов и гидроксидов; б) аморфных соединений (железистых и гумус-железистых); в) подвижных соединений (обменных и водно-растворимых).

 

 

 

 

3. Превращение железа в растениях. Физиологическая роль железа

Поглощение и перенос. Механизмы  поглощения и переноса железа являются ключевыми процессами в обеспечении  растений этим элементом. Именно поэтому  их изучению посвящены многочисленные работы. Современное состояние этого  вопроса было недавно рассмотрено  Муром, Чейни, Тиффином, Менгелом, Керкби и Тин-кером. 
Практически все случаи железистой недостаточности у растений были обусловлены почвенными факторами, влияющими на растворимость соединений этого элемента. Поглощение железа растениями осуществляется метаболическим путем, несмотря на то, что оно может абсорбироваться как в виде Fe3+, Fe2+, так и в виде хелатных форм. Предполагается, что способность корней восстанавливать Fe3+ до Fe2+ является основой для потребления этого катиона большинством растений. При нормальных уровнях почвенного рН органические комплексы железа, по-видимому, играют важную роль в питании растений. Разделение хелатных форм железа до абсорбции ускоряет восстановление Fe3+ до Fe2+ на поверхности корней, которые обычно поглощают катион Fe2+ . Хотя в соках ксилемы железо находится не в хелатных формах, перенос его осуществляется главным образом цитрат-хелатами. В растительных тканях подвижное железо связано с цитратами и растворимым ферредоксином. Поскольку перенос железа в тканях растений затруднен, его недостаток проявляется прежде всего в их молодых частях. По данным Шеффера и др., количество железа в интенсивно растущих тканях растений было относительно низким. 
Поглощение и перенос железа в растительных органах во многом зависят от ряда растительных факторов и условий окружающей среды, из которых наибольшее значение имеют рН, содержание кальция и фосфора, а также соотношение некоторых тяжелых металлов. В общем случае высокая степень окисления соединений железа, его осаждение на карбонатах и/или фосфатах и конкуренция катионов других микроэлементов с Fe2+ за места присоединения хелатирующих соединений обусловливают невысокие темпы поглощения этого элемента и вызывают нарушения в его переносе в растениях. Обычно чем выше дефицит железа, тем выше способность корней к извлечению его из минералов и хелатов. Железо поглощается из раствора как в виде растворенных солей, так и в виде комплексных и органических соединений. Содержание его в растениях невелико, обычно оно составляет сотые доли процента. В растительных тканях железо частично переходит в органические соединения. Иоп железа способен легко переходить из окисной формы в закисную, и обратно. В силу этого, находясь в составе ферментов, он принимает активное участие в окислительно-восстановительных процессах. Железо, в частности, входит в состав дыхательных ферментов (цитохрома, цитохромоксидазы, каталазы и перокеи-даэы). В состав молекулы хлорофилла железо не входит, но принимает деятельное участие в его образовании. При недостатке железа развивается хлороз — хлорофилл не образуется, листья принимают характерную желтую окраску. Поскольку подвижность железа в растительных тканях очень мала, железо, находящееся в старых листьях, не может быть использовано молодыми листьями. Этим объясняется, почему хлороз всегда начинается с молодых листьев. При недостатке железа изменяется не только окраска молодых листьев, но и фотосинтез; рост растений замедляется. Необходимо поэтому при появлении первых признаков хлороза принимать меры к его устранению. Если прибавить железо в питательный раствор не позднее чем через пять дней после начала заболевания, то окраска листьев восстанавливается. Более поздние меры не приносят желаемого эффекта.

 

 

 

 

4. Влияние недостатка железа на жизнедеятельность растения. Признаки голодания растения

Железо активно участвует в  процессах обмена веществ, активизирует дыхание, влияет на образование хлорофилла. Железо входит в состав ферментов, участвующих, прежде всего, в окислительно-восстановительных  реакциях. В растение железо поступает  в виде ионов Fe²⁺ и Fe³⁺, а также в незначительных количествах в виде молекул хелатных соединений и концентрируется (около 80%) в белке хлоропластов, т.е. в листьях. Дефицит железа распространяется на многие растения, особенно ярко проявляет себя в растениях, выращиваемых в закрытом помещении. Дефицит первоначально проявляется как хлороз молодых листьев, начиная с прожилок листа зеленого цвета, взрослые же листья остаются нетронутыми. Листья имеют меньший размер, чем они должны быть при нормальном росте. Дефицит железа – особенно выражен в щелочных средах, или во влажной корневой среде. Рост уровня железа происходит с увеличение уровня кислотности корневой системы и питательного раствора. Железный дефицит также проявляется как хлоротическая крапчатость молодых листьев. В более серьезных случаях, молодые листья испытывают недостаток в хлорофилле и на них образуются небольшие вымершие пятна. Эти пятна на молодых листьях появляются сначала возле основания листа, образуя желтую полосу по всему листу.

Холодные температуры, повышенная влажность и влажные условия  корневой системы создают дефицит  железа, особенно если уже существует его недостаток. Усваивание растением железа уменьшается с увеличением pH уровнем раствора. Увеличение количества железа порождает солнечный ожог листьев и проявляется в виде крошечных коричневых пятен. Количество железа, доступное растению, оказывает влияние на их способность усваивать азот.

Признаки дефицита железа: задерживается рост растений, молодые листья становятся хлоротичными. При остром дефиците листья белеют, и лишь жилки листа по краям остаются зелеными. Из старых листьев в молодые железо не передвигается. Часто страдают от недостатка железа плодовые культуры, особенно при выращивании на карбонатных или переизвесткованных почвах — происходит так называемый известковый хлороз. Деревья с сильно развитым хлорозом плохо цветут, резко снижается урожай плодов. Железное голодание чаще всего проявляется на карбонатных и сильно известкованных почвах. Особенно чувствительны к его недостатку плодовые культуры и виноград. Задерживается их рост, листья приобретают вначале светло-зеленую, а затем белую окраску. Хлороз при недостатке железа прежде всего наблюдается у самых верхних листьев молодых растущих побегов. При длительном железном голодании происходит отмирание верхушечных побегов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Удобрения содержащие железо

Более 180 лет назад было установлено, что железо необходимо для жизни всех растений. Кислые почвы, как правило, содержат достаточно доступного железа, чтобы удовлетворить  потребности растущих культур. Щёлочные почвы могут потребовать внесения удобрений содержащих железо. Все  химические соединения железа, которые  могут быть удобрениями, растворимы в воде.

Перечень удобрений содержащих железо.

Сульфат двухвалентного железа – FeSO₄.

Сульфат трехвалентного железа – Fe₂(SO₄)₃.

Сульфаты двух- или трёхвалентного железа смешиваются с другими  необходимыми питательными веществами и вносятся в почву вразброс или  ленточным способом. Удобрения, содержащие сульфаты двух- и трёхвалентного железа, не рекомендуются для опрыскивания листьев. Причина этого в том, что железо не так уж легко переносится  с одного места на другое внутри растения. Для внекорневой подкормки  путём опрыскивания рекомендуются  хелаты железа. Эти соединения достаточно эффективны.

Хелат железа. Хелаты – это активные химические вещества, такие, например, как лимонная кислота, которые связывают ион железа за счёт двух или более центров в своей структуре, и таким образом ион железа оказывается взятым в клешни с разных сторон. Когда такие связанные ионы железа подвергаются воздействию осаждающих веществ (например, фосфатов или гидроксидов), то ионы железа не могут освободиться и образовать нерастворимые соединения. Некоторые синтетические хелаты, взаимодействуя с железом, образуют растворимые соединения и удерживают железо в растворимом комплексе, усвояемом растениями. Примером одного из хелатов железа, может быть лимоннокислое железо.

Хелатные соединения железа обычно используют для опрыскивания листьев. Снабжение железом путём опрыскивания листьев хелатами  – широко рекомендуемый и часто применяемый способ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Источники

1.http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%96%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BE

2. http://www.chem.msu.su/rus/history/element/Fe.html

3. http://boleznisada.ru/khimicheskie-elementy-v-pochve

4. http://www.e-ng.ru/ximiya/zhelezo_v_pochvaxa_metody_opredeleniya.html

5.http://www.agromage.com/stat_id.php?id=781

6.http://www.hydo.ru/basics/fertilizer/28-zhelezo-v-zhizni-rasteniy.html

7.http://www.rusagroweb.ru/ovoshevodstvo/mineralnye-udobreniya/udobreniya-soderzhashchie-zhelezo.html

8.http://openacc.ru/biologicheskie-elementy/411-znachenie-zheleza-v-zhiznedeyatelnosti-rasteniy-chast-13.html

9.http://nlogorod.ru/udobrenia%20Fe.php

10. http://gendocs.ru/v3395/?cc=3