Круговорот фосфора рисунок

Круговорот фосфора в природе

О ЧЕМ НЕ ПИШУТ В УЧЕБНИКАХ

История «путешествий» фосфора на Земле, или, как говорят ученые-геохимики, его миграция, очень интересна и поучительна. Атомы фосфора, как и всех других элементов, постоянно участвуют в великом природном круговороте веществ.

Фосфор – относительно редкий элемент. По данным академика А.Е.Ферсмана, его весовой кларк (процентное содержание элемента в земле) равен всего 0,12%. В таблице распространенности химических элементов в земной коре он стоит на 13-м месте вслед за углеродом и хлором, перед серой. К тому же фосфор – элемент, редко накапливающийся в больших количествах, и потому его относят к числу рассеянных.

В свободном виде в природе по причине своей очень сильной окисляемости он не встречается, но входит в состав многих минералов (их насчитывается до 120) и множества органических веществ. Большинство минералов, содержащих фосфор, являются редкими. Наиболее важные минералы (природные фосфаты) – апатит, вивианит, а также осадочная горная порода фосфорит, состоящая из мелкокристаллического или аморфного фосфата кальция с примесью некоторых других веществ.

Несмотря на свою малую распространенность и разбросанность, фосфор, однако, имеет исключительно важное значение в жизни растительных и животных организмов. Он входит в состав большинства растительных и животных белков и протоплазмы. Фосфор – биогенный элемент. Академик Ферсман называл фосфор элементом жизни и мысли.

Источником всех фосфорных соединений в природе следует признать апатит – фосфат кальция, содержащий переменное количество фтора и хлора. В зависимости от преобладания в апатите фтора или хлора образуются минералы фторапатит Са5F(РO4)3 или хлорапатит Са5Сl(PO4)3. Они содержат от 5 до 36% P2O5.

Мировое месторождение апатитов
находится в Хибинах

В изверженных породах обычно всегда есть мелкие кристаллики апатита. Главнейшие его запасы находятся в зоне магмы, но он встречается и в тех местах, где изверженные породы образуют контакт с осадочными. Значительные запасы апатитов имеются в Норвегии и Бразилии. Подлинно мировое месторождение апатитов находится у нас, на Кольском полуострове, в Хибинах, где оно было открыто в 1925 г.

Под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов, почвенных кислот, а также кислот, выделяемых корнями растений, апатиты постепенно подвергаются выветриванию и вовлекаются в биохимический круговорот, который в отличие от круговорота азота, углерода, кислорода и серы ограничивается лишь био-, гидро- и литосферой и не захватывает атмосферы.

Растениями фосфор поглощается только из растворенных фосфатов в виде анионов фосфорной кислоты. Поэтому питание фосфором растений возможно лишь при наличии в почвенном растворе солей фосфорной кислоты, например Са(Н2РО4)2, СаНРО4, К2НРО4 и др. Скапливается он главным образом в продуктовых частях – семенах, плодах. Наиболее богаты фосфором бобовые растения, а бедны им овощи. Из растений фосфор вместе с пищей попадает в организм животных и человека.

В теле человека имеется свыше 1,5 кг фосфора (1,4 кг в костях, 130 г в мышечных и 12 г в нервных тканях). Ежесуточная потребность взрослого человека в фосфоре от 1 до 1,2 г. Дети больше нуждаются в фосфоре, чем взрослые. По подсчетам ученых, с каждым куском хлеба весом 100 г человек поглощает до 1022 атомов фосфора, т.е. такое астрономическое число, которое не только невозможно представить, но даже и выразить обычными словами. Больше всего его содержится в костях (свыше 5%). Твердость скелету придает кальциевая соль фосфорной кислоты. Очень много фосфора в зубах (в дентине – 13%, а в зубной эмали – 17%). При недостатке фосфора у животных появляется заболевание костей.

Физиологические процессы, протекающие в животном организме, постоянно связаны с химическими превращениями фосфорсодержащих веществ (расщепление их в пищеварительных органах, синтез новых фосфорсодержащих органических соединений). Сложным изменениям подвергаются и минеральные фосфорные соединения в крови и печени.

При разложении богатых фосфором органических соединений могут образоваться газообразные и жидкие вещества. В частности, аналогично аммиаку может образоваться очень ядовитый бесцветный с чесночным запахом газ – фосфористый водород, или фосфин, РН3. Этот газ можно получить в лаборатории при кипячении белого фосфора с едким кали или при действии соляной кислотой на фосфид кальция:

Са3Р2 + 6НСl = 3СаСl2 + 2РН3.

Одновременно с фосфином при этой реакции часто образуется в небольшом количестве жидкий продукт соединения фосфора с водородом – дифосфин Р2Н4, пары которого сами собой воспламеняются при обычной температуре и поджигают газообразный фосфин.

Подобного рода процессы происходят и в природе, являясь причиной появления так называемых «блуждающих огней» на кладбищах. Вспышки фосфина днем, конечно, не бывают видны, но ночью они вызывают суеверный страх у многих людей, которые незнакомы с научным объяснением этого явления. Описание «блуждающих огней» дано в «Вечерах на хуторе близ Диканьки» Н.В.Гоголем в рассказе «Заколдованное место».

Жидкий дифосфин, выделяясь на болотах вместе с метаном, поджигает последний, и тогда возникает новое «чудо» – блуждающие болотные огни.

Роль подобных процессов в природе относительно незначительна. Наоборот, образование различного рода фосфатов происходит в очень больших масштабах.

Существует несколько объяснений, как могли образоваться громадные накопления фосфатов органического происхождения, поскольку причины, вызывающие этот процесс, различны.

Богатый фосфором птичий помет, известный под названием гуано, в условиях сухого климата скапливается иногда в огромных количествах. Так, например, на островах Тихого океана, в Чили и Перу имеются огромные толщи гуано (до 100 м). Гуано – одно из самых эффективных удобрений. Оно содержит до 9% азота и 3% фосфорной кислоты.

Большие скопления помета имеются и в пещерах, где обитают летучие мыши. В процессе различных химических превращений эти вещества постепенно образуют различные минералы (алюмофосфаты, монофосфаты и др.). Образование залежей подобных соединений может произойти и в результате различных геологических катастроф, приводящих к массовой гибели животного мира.

Значительным признанием пользуется так называемая биолитная гипотеза происхождения фосфоритов. Согласно ей их залежи могли образоваться в результате массовой гибели морской фауны при встрече теплого морского течения с холодным: быстрая смена температуры оказывает одинаково гибельное влияние на животных, населяющих воды того и другого течения и не приспособившихся к быстрой смене условий. Гибель животного мира может происходить и при встрече течений с различной степенью содержания солей в их водах, например в дельтах больших рек, впадающих в моря и океаны.

В 1934 г. русский ученый А.В.Казаков опубликовал химическую гипотезу происхождения фосфоритов в морских водах. По этой гипотезе фосфаты, растворенные в морской воде, начинают осаждаться, когда из глубин моря они выносятся на его поверхность. Происходит это вследствие уменьшения кислотности воды (в связи с удалением части углекислоты); растворимость фосфатов в этой среде уменьшается, и тогда избыток их выпадает на дно. Так и образовались мощные залежи фосфоритов, оказывающиеся затем на суше вследствие геологических катастроф или постепенного поднятия морского дна.

Фосфоритовые залежи есть во многих странах. Наиболее известны месторождения в Северной Африке (Египет, Тунис, Алжир, Марокко), в США (Флорида). В России месторождения фосфоритов распространены на Урале, в Поволжье, Московской, Кировской, Смоленской, Брянской, Ленинградской и других областях.

В процесс круговорота фосфора, как и в природный круговорот других элементов (кислорода, азота, серы, калия, кальция, алюминия, железа и др.), энергично вмешивается человек. Фосфор нужен человеку для многих целей: большое количество его поглощает спичечная отрасль промышленности. Лучшие сорта нержавеющей стали получаются благодаря процессу фосфатирования – покрытия тонким слоем фосфатов, стойких против атмосферной коррозии. Аналогичной обработке часто подвергаются изделия из цинка, алюминия и их сплавов. Соединения фосфора идут на изготовление многих лекарственных веществ.

Некоторые области применения фосфора и его соединений

Главный же потребитель фосфатов – сельское хозяйство. Со времени химика Ю.Либиха земледельцы, поняв значение фосфора для повышения урожая культурных растений, начали отыскивать природные фосфаты (апатиты, фосфориты), превращать их механическим или чаще всего химическим путем в удобрения и вносить в почву.

Надо заметить, что в 100 кг пшеницы находится около 1 кг фосфора (в виде Р2О5). Столько же фосфора содержится в 200 кг сена, 300 кг соломы, 1500 кг зеленых кормов. Можно себе представить, какие громадные количества фосфора уносятся с наших полей вместе с урожаем. Часть его, конечно, возвращается в почву, но фосфор, например, содержащийся в продуктовых частях растений, идущих на промышленную переработку, пропадает. Не обладая бесконечными запасами фосфора, почва вследствие этого процесса постепенно истощается, что приводит к сильному снижению урожая и необходимости восполнения потери фосфора. Культурные растения в большинстве случаев очень благоприятно отзываются на внесение в почву фосфорных удобрений в легкоусвояемой форме.

Фосфорное удобрение получается также в качестве побочного продукта при переработке богатого фосфором чугуна в сталь при томасовском процессе. Если «грушу», в которой получается сталь по методу Г.Бессемера, выстлать внутри известковой футеровкой, то известь поглотит фосфор из расплавленного чугуна. В этом и состоит сущность предложенного англичанином С.Дж.Томасом процесса, при котором сразу достигаются две цели: получение доброкачественной стали и ценного удобрения. Последнее достигается путем размалывания поглотившей фосфор известковой футеровки. Получаемый таким путем сухой темно-серый порошок, называемый томасшлаком, содержит от 11 до 24% Р2О5 и является высокоэффективным удобрением, особенно на кислых почвах.

Главнейшие процессы, характеризующие круговорот фосфора в природе, изображены на рисунке. Лучшим объяснением этого рисунка могут служить следующие слова знаменитого русского геолога и минералога, профессора Я.В.Самойлова, которому принадлежит большая заслуга в деле изучения фосфоритов: «Фосфор наших фосфоритовых месторождений – биохимического происхождения. Из апатита – минерала, в котором первоначально заключен почти целиком весь фосфор литосферы, элемент этот переходит в тело растений, из растений – в тело животных, которые являются истинными концентраторами фосфора. Пройдя через ряд животных тел, фосфор, наконец, выпадает из биохимического цикла и вновь возвращается в мир минеральный. При определенных физико-географических условиях в море происходят массовая гибель животных организмов и скопление их тел на дне морском, а скопления эти приводят к образованию фосфоритовых месторождений в осадочных отложениях. Наши фосфориты – биолиты, и если бы можно было шаг за шагом повернуть весь ход испытанных нашими фосфоритами перемещений в обратную сторону, то образцы, заполняющие наши музеи, зашевелились бы…»

Таков круговорот и значение фосфора в природе. Крайне ядовитое и реакционноспособное вещество (в одной из его аллотропных форм – белом или желтом фосфоре) в своих соединениях является существенно необходимым элементом растительной и животной жизни.

Круговорот фосфора.

  • Основная масса фосфора содержится в горных породах, образовавшихся в прошлые геологические эпохи. В биогеохи- мический круговорот фосфор включается в результате процессов выветривания горных пород. Фосфор входит в состав генов и АТФ, выполняющих функцию переносчиков энергии внутри клетки. В минералах…
    (Экология)
  • Фосфор совершает круговорот в наземных экосистемах в качестве важной и необходимой составной части цитоплазмы; биоредуценты минерализуют органические соединения фосфора отмерших организмов в фосфаты, которые вновь потребляются корнями растений. Громадные запасы фосфора, накопившиеся за прошлые геологические…
    (Основы экологии и энергосбережения)
  • Из всех макроэлементов (элементов, необходимых для всего живого в больших количествах) фосфор — один из самых редких в доступных резервуарах на поверхности Земли. В природе он содержится в различных природных минералах (прежде всего в ряде горных пород) в виде неорганического фосфат-иона (РО|~ ). Фосфаты…
    (Экология)
  • Рис. 3.4. Круговорот азота: цифры у стрелок — ориентировочные значения годовых расходов в Гт Фосфор, как и азот, относится к лимитирующим биогенным элементам. Хотя его содержание в живом веществе относительно невелико, но он входит в состав жизненно важных соединений клеточных структур — нуклеотидов,…
    (Экология. Человек)
  • Фосфор участвует в биологическом и геологическом круговоротах. Он совершает круговорот в наземных экосистемах в качестве важной и необходимой составной части цитоплазмы. Биоредуценты минерализуют органические соединения фосфора отмерших организмов в фосфаты, которые вновь потребляются корнями растений…
    (Основы радиационной безопасности населения)
  • Фосфор — один из главных биогенных элементов, необходимый компонент белков, аминокислот, АТФ, недостаток которого может ограничивать рост многих организмов. Большая часть фосфора в природных условиях находится в виде нерастворимых в воде солей кальция, железа и алюминия. В круговороте участвуют в основном…
    (Химия воды и микробиология)
  • Как отмечал Р. Риклефс (1979), особенно интенсивно экологи изучали роль в экосистеме фосфора, поскольку он необходим живым организмам в довольно больших количествах (примерно 0,1 от необходимого количества азота), являясь одним из главных компонентов нуклеиновых кислот, клеточных мембран, систем переноса…
    (Основы экологии)
  • Нарушение круговорота фосфора.

    Относительная необратимость общего круговорота фосфора на планете, значение его в формировании биомассы (и урожая) растений, ограниченность известных мировых запасов на суше выдвинули проблему фосфора на одно из первых мест в числе других проблем науки, техники и хозяйства. В XX столетии, особенно в…
    (Основы экологии)

  • Круговорот азота и фосфора в водоемах

    Для интенсивного фотосинтеза растениям необходимы различные питательные вещества, причем особую роль играют азот и фосфор (прежде всего в виде N03 и Р04). В активном биологическом круговороте в пруду участвует небольшое количество азота (80—120 кг/га), тогда как в связанном состоянии в иле толщиной около…
    (Пресноводная аквакультура)

Круговорот фосфора

Круговорот веществ

краткое содержание других презентаций о круговороте веществ

«Опасные вещества» — Хлорированные парафины со средней цепью (хлоралканы, C14-17) 9. Эндосульфан 10. Authorization Разрешение. Виды опасности: Физико-химическая? Опасные вещества. Chemicals Химические вещества. Декабромдифениловый эфир 4a. Список приоритетных веществ ПДБМ. Регулируются при сбросах на всей территории ЕС.

«Коллоидные системы» — 16. Признаки объектов коллоидной химии. 5. 13. Химические конденсационные методы. FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 ? + 3HCl Cтроение мицеллы: Измельчение крупных образцов вещества до частиц дисперсных размеров; 11.

«Опасные химические вещества» — К химически опасным объектам относятся: Характеристика аварий на ХОО. — Заводы (комплексы) по переработке нефтегазового сырья. — производства других отраслей промышленности, использующие АХОВ (целлюлозно-бумажной, текстильной, металлургической, пищевой и других); — заводы и комбинаты химических отраслей промышленности, а также отдельные установки (агрегаты) и цеха, производящие и потребляющие АХОВ;

«Вещество» — На Земле с физическими веществами вы практически никогда не сталкиваетесь. Молекулы – обособленные группы связанных друг с другом атомов. Таблица 2 Физические свойства веществ. Молекула может содержать от двух до нескольких сотен тысяч атомов. Проведение. Планируемые результаты обучения. Причудливый узор радует глаз.

«Общая характеристика неметаллов» — Подведём итоги. Алмазы. Простые вещества – неметаллы химические свойства. Графит. Красный фосфор. По периоду – уменьшается, по группе — возрастает. Простые вещества — неметаллы строение и физические свойства. Простые вещества — неметаллы строение. неМе. Йод. Положение в периодической системе. Горение фосфора в кислороде.

«Разнообразие веществ» — Вещество состоящее из атомов одного вида называется простым. Простые вещества. Молекулу воды Молекулу кислорода Молекулу озона. Н2о о + н + н. Вещество состоящее из разных видов атомов называется сложным. Разнообразие веществ. Сложные вещества. Проверьте себя: Проверь.

Всего в теме «Круговорот веществ» 11 презентаций

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *