Właściwości gleby i jej ochrona

Gleba - cienka, powierzchniowa warstwa litosfery, wytworzona w wyniku długotrwałego procesu wietrzenia skał, czyli działania wody, powietrza, temperatury, mikroorganizmów. Ulega ciągłym przemianom fizycznym, chemicznym i biologicznym.Jest siedliskiem niezliczonej liczby mikroorganizmów warunkujących jej żyzność. Gleba składa się z kilku warstw, ich układ to profil glebowy.

Gleba ma silne właściwości sorpcyjne, wchłania i zatrzymuje wodę, związki organiczne i jony. Dzięki temu możliwe jest odżywianie roślin. Gleba pochłania również związki toksyczne. Oczyszczając w ten sposób wody opadowe i gruntowe, zanieczyszczenia pozostają w glebie powodując jej skażenie.

 Obserwacje: Nasz papierek uniwersalny nie zabarwił się, ma odczyn bliski obojętnemu.

Odczyn gleby wpływa na kierunek zachodzących w niej procesów i wschodzących w niej roślin. Najlepsze gleby mają odczyn obojętny ph= 5,6 - 6,5. Kwaśne gleby zawierają mniej wapnia, więcej krzemionki oraz glinu i manganu. Dwa ostatnie pierwiastki Al i Mn utrudniają wchłanianie wodoru i azotu. Kwaśne gleby narażone są na rozwój pasożytów i szkodników. Gleby zobojętnia się dodając węglan wapnia, wapno palone, wapno gaszone, metakrzemian wapnia (CaSiO3)

Zakwaszone gleby powodują
- kwaśne deszcze
- rozkład materii organicznej gleby
- mitryfikacja amoniaku
- kwasowa hydroliza soli

SKŁAD GLEBY

Na skład gleby ma wpływ z jakiej skały powstała i w jakich warunkach. Każda gleba niezależnie w jakich warunkach zawiera 14 pierwiastków glebotwórczych:

• K (potas)
• Na (sód)
• Ca (wapń)
• Mg (magnez)
• Al (glin)
• Fe (żelazo)
• C (węgiel)
• Si (krzem)
• N (azot)
• F (fluor)
• O (tlen)
• S (siarka)
• H (wodór)
• Cl (chlor)

W skład również wchodzi CO2, H2O i powietrze.

Nawożenie gleby - za pomocą nawozów naturalnych bądź sztucznych.

Naturalne: 

• kompost
• popioły drzewne
• sproszkowane skały wapienne

Sztuczne:

• fosforowe
• superfosfotaty Ca(H2PO4)2
• azotowe
• amonowe NH4Cl
• saletry
• norweska Ca(NO3)2
• chilijska NaNO3
• potasowe
• chlorkowa KCl
• siarczanowe K2SO4
• saletra indyjska KNO3

Zanieczyszczenia gleby doprowadzają do jej degradacji, czyli obniżenia jej jakości. Zanieczyszczenia te spowodowane są przez:

• ścieki (odpady komunalne)
• odpady przemysłowe
• zanieczyszczenia powietrza
• nadmierne nawożenie
• nadmierne stosowanie środków ochrony roślin
• środki czystości (detergenty)

Rekultywacja gleby - przywrócenie skażonej glebie jej zawartości użytkowej. 

 

Szkło, cement, beton

SZKŁO

Szkło jest wytwarzane od około 2500r. p.n.e.,powstaje przez stopnienie w wysokiej temperaturze (ok. 1500 stopni C) krzemionki z dodatkiem węglanu wapnia, dolomitu (sól, CaCO3 * MgCO3), sody (Na2CO3), soli glauberskiej (Na2SO4), czy boraksu (Na2B4O7 * 10H2O), a następnie ostudzana w warunkach nie dopuszczających do krystalizacji. Wówczas powstaje bezpostaciowa substancja o nieuporządkowanej strukturze wewnętrznej. Drobiny w szkle są rozmieszczone chaotycznie, tak jak w cieczy, a;e nie przemieszczają się względem siebie - dlatego szkło bywa nazywane cieczą przechłodzoną. Zaburzenie struktury powoduje zmiany właściwości fizycznych - kruchość, brak określonej temperatury topnienia. Szkło nie mięknie w konkretniej temperaturze lecz w przedziale temperatur. Miękkie szkło daje się formować.

Proces produkcji szkła składa się z 3 etapów:

1) Topnienie surowców, a więc mielonej mieszaniny dwutlenku krzemu, sody i wapienia w temperaturze 1200 - 1400 stopni, dochodzi do rozkładu węglanów.

CaCO3 ---T.--> CaO + CO2
Na2CO3 ---T.--> Na2O + CO2 

Powstałe w wyniku węglanów tlenki reaguję z dwutlenkiem krzemu, powstają krzemiany:

CaO + SiO2 ---> CaSiO3
Na2O + SiO2 ---> NaSiO3

2) Etap drugi to powolne ochładzanie do temperatury formowania, czyli 1000 stopni C. Można je formować za pomocą wydmuchiwania, walcowania lub formować w prasach.

3) Wygrzewanie w temperaturze 400 stopni C, w celu zmniejszenia naprężeń mechanicznych

CEMENT

Powstaje z wyprażonych skał wapiennych z gliną i zmielonym gipsem. Po zmieszaniu z piaskiem i wodą powstaje zaprawa cementowa.

BETON

Mieszanina  cementu, piasku, wody i kruszywa (np. żwiru).

Przeróbka wapieni i gipsu

W wyniku prażenia wapieni w wysokiej tempreaturze otrzymuje się wapno palone.

Obserwacje: W probówce z wapieniem pojawia się biały proszek, a woda wapienna mętnieje.

Wniosek: Węglan wapnia pod wpływem temperatury rozkłada się.

Równianie reakcji: CaCO3 --T.--> CO2 + CaO
                            CO2 + Ca(OH)2 ----> CaCO3

Wapienniki to piece, w których przerabia się (praży) wapienie.

Tlenek wapnia i wapno palone są silnie higroskopijne (chłoną wodę z otoczenia), np. w laboratoriach do osuszania innych substancji, służy do produkcji wapna gaszonego. Reakcja tlenku wapnia z wodą jest silnie egzoenergetyczna, czyli wydzielają się duże ilości ciepła.

Obserwacje: Tlenek wapnia roztwarza się w wodzie, papierek uniwersalny zabarwia się na kolor niebieski. Probówka ogrzewa się.

Wniosek. Tlenek wapnia przereagował z wodą i utworzył z nią zasadę. Reakcja ta nosi nazwę "gaszenia wapna".

Równanie reakcji: CaO + H2O ----> Ca(OH)2

Zaprawa składa się z Ca(OH)2, piasku i H2O. Stosowana w budownictwie zaprawa wapienna nie twardnieje w obecności wody. Jej twardnienie przebiega pod wpływem dwutlenku węgla zawartego w powietrzu.
                     Ca(OH)2 + CO2 ----> CaCO3 | + H2O
                                                                   
W trakcie twardnienia zaprawy zachodzi także równanie:
Ca(OH)2 + SiO2 ----> CaSiO3 + H2O

PRZERÓBKA GIPSU

W wyniku prażenia gipsu powstaje gips palony - traci wodę.

 Gips palony jest wykorzystywany do zaprawy gipsowej. To mieszanina gipsu palonego i wody. Twardnieje na skutek przyłączania wody.

(2CaSO4 * H2O) + H2O ---> 2(CaSO2 * 2H2O)

Zaprawę gipsową wykorzystujemy:
- w medycynie (do sztywnienia kończyn)
- w budownictwie (do gipsowych tynków, wygładzania powierzchni ścian)
- do wyrobu płyt gipsowo-kartonowych
- w sztuce ( do wykonywania odlewów, np. posągów)

Twardnienie zaprawy można spowolnić dodając kwasku cytrynowego, cukru, a przyśpieszyć - dodając soli kuchennej(NaCl), KOH, K2SO4