Конспект по химии Древесная зола: удобрение и не только

Региональная научно-практическая конференция «Эврика»

Древесная зола:

удобрение и не только

Автор: Иванов Станислав,

ученик 8 класса

МОУ «СОШ №72»

г.Саратова

Руководитель:

Соловьева Алевтина Юрьевна,

учитель химии

г.Саратов

2015

Содержание

1. Введение …............................................................................................................. 3

2. Основная часть …...................................................................................................5 2.1. Химический состав древесной золы …........................................................... 5

2.2. Применение золы в качестве удобрения …......................................................6

2.3. Применение золы как моющего средства …...............................................8

2.4. Применение золы для борьбы с вредителями и средство борьбы

с болезнями ….................................................................................................. 9

2.5. Методика исследования древесной золы …...................................................10

2.6. Результаты исследования древесной золы ….................................................11

3. Заключение. Выводы ….......................................................................................13

4. Библиографический список.................................................................................16

5. Приложение …......................................................................................................17

1.Введение

Кто возился с дровами, тот возился с золой.

Русская пословица.

Зола - вещь удивительная. Если задуматься, то ведь она - след прошлой жизни кустов, деревьев. Неудивительно, что для новой жизни растений она незаменима.

Я живу в частном доме, в Поливановке. У нас есть огород и сад. Каждый год при посадке картофеля мои родители вместе с перегноем вносят в лунки золу,обрабатывают золой кустарники черной смородины,клубники.Это заинтересовало меня. И мама пояснила мне, что древесную золу используют, как удобрение.

В наш разговор вмешалась бабушка. Она вспомнила послевоенное детство. В те времена из древесной золы делали щёлок, которым мылись в банях и стирали белье.

Разговор с мамой и бабушкой напомнил мне рассказ учителя истории о том, что славянские племена занимались подсечно-огневым земледелием. Вырубая деревья, наши предки сжигали их, а золу разбрасывали по полю. Получается, что человек более тысячи лет использует в своей хозяйственной деятельности древесную золу. Этот факт заинтересовал меня. Мы много слышим о том, что после вырубки деревьев на делянках остаются ветки, пни и другие отходы. Не уже ли это нельзя как то использовать на пользу людям?

Цель исследования:

показать значимость древесной золы в хозяйственной деятельности современного общества

Задачи исследования:

1. собрать информацию о химическом составе древесной золы;

2. рассмотреть вопрос о применение золы в качестве удобрения;

3. изучить данные о применении золы для приготовления моющих средств;

4. найти информацию о применение золы для борьбы с вредителями и болезнями растений;

5. провести исследование древесной золы разной породы древесины;

6. сравнить содержание поташа (карбоната калия) в золе разных пород деревьев.

Гипотеза исследования: :

Если зола является важным химическим сырьём, то мы можем найти ему разные области применения.

2.Основная часть.

2.1. Химический состав древесной золы

Зола представляет собой несгораемый остаток, состоящий из смеси минеральных солей и получается при сжигании растительной массы (древесины, соломы), т.е представляет собой те минеральные соли, которые растение получило во время своего роста из почвы. В золе различных растений найдены до 31 химического элемента, но из них необходимы для правильного развития растений только немногие: фосфор, сера, калий, кальций, магний и железо. Эти шесть элементов и составляют золу. К ним примешиваются частицы угля, благодаря неполному сгоранию, песок, землистые вещества, случайно приставшие к растениям. Зола получается, как отброс при отоплении наших домов. В России почти повсеместно главным горючим материалом служат дрова (древесина); на юге их заменяют солома и кизяк, в промышленных центрах - торф и каменный уголь. Первое место по количеству занимает древесная зола, которая по качеству уступает только золе травянистых растений. (Приложение. Таблица 1)[1]

У одной и той же породы количество золы зависит от части дерева, положения в стволе, возраста и условий произрастания. Больше золы дают кора и листья; так, стволовая древесина дуба дает 0,35%, листья - 3,5% и кора - 7,2% золы. Древесина ветвей содержит золы больше, чем древесина ствола; например, ветви березы и ели дают при сгорании 0,64 и 0,32% золы, а стволовая древесина - 0,16 и 0,17% золы. Древесина верхней части ствола дает золы больше, чем нижняя; это указывает на большое содержание золы в древесине молодого возраста; так, древесина бука в возрасте 10, 20 и 50 лет давала при сгорании 0,56; 0,46 и 0,36% золы.

Химический состав 100 граммов древесной золы примерно таков:

K₂CО₃ - 18 %; CaCO3 - 17 %; CaSiO₃ - 16,5% ; Na₃PO₄ - 15 %; CaSO₄ - 14 %

CaCl₂ - 12 %; K₃PO₄ - 13 %; MgCO₃ - 4 %; MgSiO₃ - 4 %; MgSO₄ - 4 %; NaCl - 0,5 % [2]

2.2. Применение золы в качестве удобрения

Использование золы в качестве удобрения началось ещё со времён подсечно- огневого земледелия, когда вырубленные деревья, сучья, кору сжигали прямо на поле, а затем высаживали культурные растения.

В XIX веке древесную золу с большим успехом употребляли для улучшения не пойменных лугов, заросших мхом и кислыми травами. Доказано опытами, что такие луга, после удобрения золой, значительно увеличивают количество травы, причем и качество последней несравненно улучшается, так как после посыпки золой состав трав на лугу изменяется. Вместо злаков, в особенности кислых, грубых, начинают развиваться травы из семейства бобовых: клевера, горошки, ледвянец и др. Причина такого быстрого роста бобовых объясняется присутствием в золе именно калия. На этом же основании зола употреблялась для посыпки полей с первогодним клевером. [1]

Золу можно использовать как калийно-фосфорное и известковое удобрение. В первом случае ее вносят, прежде всего, под культуры, наиболее требовательные к калию, например под корнеплоды. Она более благоприятно влияет на урожай и его качество, чем промышленные калийные удобрения, поскольку почти не содержит хлора. Калий в золе находится в виде углекислой соли - поташа, хорошо растворимого в воде. В водном растворе это удобрение имеет сильные щелочные свойства, поэтому применение его особенно положительно сказывается на кислых почвах.

Норма внесения ее под основную перекопку - 500-800г на 10 м, под предпосевную обработку - 400-500г, в борозды или лунки при посадке растений - 300-400г. Древесная зола является хорошим калийным и фосфорным удобрением для кислых или нейтральных почв. Помимо калия и фосфора, которые находятся в золе в легкодоступной для растений форме, зола содержит кальций, магний, железо, серу и цинк, а также многие микроэлементы, необходимые овощам, многолетникам, а также плодовым и декоративным деревьям.

Зола не содержит хлора, поэтому её хорошо применять под растения, негативно реагирующие на хлор: землянику, малину, смородину, картофель. Отзывчивы на её внесение и огурцы, кабачки, патиссоны. Достаточно добавить по 1-2 столовых ложки золы в лунку при высадке рассады или один стакан на квадратный метр при перекопке грядки. При высадке рассады сладкого перца, баклажанов и томатов добавляют 3 столовые ложки золы в лунку и перемешивают с почвой, либо вносят при обработке грунта 3 стакана на квадратный метр. Очень благоприятно сказывается внесение золы в посадочные ямы и приствольные круги вишен и слив. Раз в 3 - 4 года полезно подкармливать их золой. Для этого по периметру кроны делают канавку глубиной 10-15 см, в которую насыпают золу или заливают зольный раствор (2 стакана золы на ведро воды). Канавку сразу же заделывают землей. На взрослое дерево дают около 2 кг золы. Хорошо реагируют на золу кусты черной смородины: под каждый куст вносят по три стакана золы. Наиболее эффективна зола на бедных калием песчаных и супесчаных почвах, а также на осушенных торфяниках, болотных и луговых почвах. Т.к. именно калий позволяет продуктивнее использовать воду, усиливает передвижение веществ в растении, способствует развитию корневой системы. Плоды приобретают более яркую окраску и аромат, дольше хранятся. Он необходим в фазе активного роста, при образовании плодов, клубней, луковиц. Калий положительно влияет на устойчивость растений к засухе, низким температурам, вредителям и грибковым болезням. [3]

2.3. Применение золы как моющего средства.

В XXI веке, когда в магазинах можно приобрести любое моющее средство вопрос об использовании золы выглядит нелепо. Но наши бабушки и дедушки помнят секрет приготовления щёлока из золы. Именно этот раствор выручал их в трудные военные и послевоенные годы, когда нельзя было купить кусок мыла.

Ещё в древности женщины на Руси, стремясь сохранить мягкость, пушистость и блеск волос, пользовались таким рецептом: в дубовом ведре тщательно размешивается со свежей ключевой или дождевой водой добрый ковш золы, да золы не простой, а лучше еловой или подсолнечника. Постоит такая смесь сутки. Процедит осторожно через чистую тряпочку или просто сольёт девушкам воду с осадка, разведёт её чистой водой, подогреет на каменке в рубленой бане и вымоет свои прекрасные косы. [4]

Моя бабушка рассказывала мне, что в годы войны они готовили щелок из древесной золы и варили из него мыло. Насыпали золы (понятно, что чисто древесной) 2/3 ведра, наливали почти до верху воды, перемешивали, убирали крупные куски мусора, оставляли отстаиваться на 3 дня (больше не перемешивали). Через 3 дня в верхней половине ведра будет прозрачная жидкость, это и есть щёлок, на ощупь он мыльный. Дальше щёлок переливали в тару. Щёлок будет сильно концентрированный, поэтому перед использованием разбавляли (примерно 1/10) водой. Если сильно концентрированным щёлоком стирать, то одежда будет быстро снашиваться.

Щелок - водяной настой древесной золы, содержащий в растворе как главную составную часть поташ, или соль карбонат калия К₂СО₃.

2.4. Применение золы для борьбы с вредителями и болезнями растений

Используют древесную золу и для опудривания и опрыскивания растений от вредителей и болезней. Опудривают растения золой рано утром, по росе, или предварительно опрыскав их чистой водой. Раствор для обработки растений готовят следующим образом. Растения опрыскивают вечером в сухую погоду. Для отпугивания слизней и улиток распыляют сухую золу у стеблей и вокруг растений. Эти брюхоногие очень не любят шершавых поверхностей и будут стараться обойти посыпанное место. Зола удобряет и ощелачивает почву, создаёт благоприятные условия для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, особенно азотфиксирующих бактерий. Внесение в почву золы повышает жизнестойкость растений, они быстрее приживаются при пересадке и меньше болеют.

С приходом весны, когда высеяны семена редьки, редиса, репы, капусты, мы наблюдаем, как крестоцветная блошка поедает всходы. Чтобы избавиться от этого вредителя надо посыпать грядки золой. [5]

2.5. Методика исследования древесной золы

Наберите в колбу древесной золы, залейте кипящей водой, тщательно перемешайте и дайте настояться в течение нескольких минут. После того как смесь отстоится, слейте прозрачный раствор и профильтруйте его. Полученный фильтрат перелейте в чашку для выпаривания и выпарите на песчаной бане. Твердый остаток представляет собой загрязненный примесями карбонат калия или поташ. Поместите его в банку с этикеткой.

К небольшому количеству полученного продукта прибавьте каплю раствора соляной кислоты и наблюдайте выделение углекислого газа. Выделение газа является доказательством, что полученное вами вещество является карбонатом калия. [6]

2.6. Результаты исследования древесной золы

Для проведения исследования была заготовлена берёзовая, еловая, осиновая, ольховая зола и зола стеблей подсолнечника. Все образцы были одинаковой массы (150г) и поделены на три порции по 50г золы в каждой.

Каждая порция золы заливалась кипящей водой, тщательно перемешивалась. Смесь настаивалась, а затем фильтровалась. Полученный после фильтрования прозрачный фильтрат выпаривался. Полученное вещество взвешивали на весах. К полученной пробе вещества добавляли несколько капель соляной кислоты. Наблюдали выделение газа. Выделение газа является доказательством, что полученное нами вещество является карбонатом калия (или поташом).

зола

проба №1

проба №2

проба №3

суммарное значение

массы вещества, полученного из золы

берёзовая

4г

3г

3г

10г

подсолнечника

3г

3г

3г

9г

осиновая

2г

2г

2г

6г

ольховая

2г

2г

2г

6г

еловая

2г

1,5г

1,5г

5г

2.7. Вывод по результатам исследования древесной золы

Проведя исследование древесной золы пяти разных пород древесины можно сказать, что наибольшее количество поташа (карбоната калия) содержится в берёзовой золе. На втором месте зола подсолнечника. Замыкает список еловая зола.

Если сравнить полученные данные с таблицей №1 из приложения, то расхождение результатов не значительное. Зола подсолнечника (по данным из таблицы) содержит поташа больше, чем получили мы. Такое расхождение можно объяснить тем, что для получения золы подсолнечника мы сжигали только стебли растений. Скорее всего, надо было сжигать растение вместе с листьями.

Однако наше исследование подтвердило, что зола берёзы содержит в своём составе больше всего карбоната калия в сравнении с золой других деревьев.

3.Заключение

Начиная работать над темой мной была выдвинута гипотеза ( Если зола является важным химическим сырьём, то мы можем найти ему разные области применения), которая полностью подтвердилась.

В состав древесной золы и золы травянистых растений входит карбонат калия или поташ. Слово «поташ», видимо, произошло от немецких слов «потт» - горшок и «аш» - зола. Это название указывает на способы получения вещества из золы. Поташ в XVII веке изготавливали в России следующим способом: в деревянных корытах обрабатывали горячей водой древесную золу и полученным раствором поливали горящие в кирпичном очаге дрова - так, чтобы не потушить костер. При этом раствор упаривался, и на дне очага плотным слоем кристаллизовался поташ. Затем его выламывали ломами и закупоривали в бочки. Для получения поташа жгли древесину только определенных пород - сосну, клен, березу, в которых содержание карбоната калия наибольшее.

Полученный поташ применяли для приготовления жидкого мыла, тугоплавкого и хрустального стекла, при крашении тканей. Но больше всего использовалась зола как удобрение, т.к. входящий в её состав калий ускоряет процесс фотосинтеза и содействует накоплению углеводов (сахара - в сахарной свёкле, крахмала - в картофеле). У злаковых он способствует укреплению стебля и тем самым устраняет их полегание. [7] Золу вносили в почву во время перекопки земельного участка (начиная со времён подсечно-огневого земледелия).

Прошли годы, но ничего не изменилось. Заготовку древесной золы моя семья делает в зимний период. Собирают ее в полиэтиленовые мешки. Наполненные мешки плотно завязываем, потому что зола очень гигроскопична, то есть может активно поглощать влагу из воздуха и терять свои уникальные свойства. Золу в ящичках также ставим в сарай для птиц, и они благодарны нам за это. Уже в феврале, когда мы готовим земляную смесь для рассады помидоров, также добавляем в нее золу (1-2 стакана на ведро смеси). В конце февраля - начале марта готовим замазку для лечения деревьев от солнечных ожогов: глина, коровий навоз и, опять же, зола. Этой замазкой мы обмазываем трещины, и заполняем дупла деревьев. Золой опыляют также посевы моркови, петрушки, сельдерея, клубники, что помогает защитить их от различных вредителей.

К сожалению, мы не используем поташ из золы для производства моющих и отбеливающих средств, в производстве стекла. Это объясняется тем, что карбонат калия дороже других веществ, но его используют, когда нужны те свойства, которых нет у них. Например, поташ служит сырьем для получения оптического стекла и как обезвоживающий реагент, он лучше соды, поглощает из газовых смесей сероводород. [7]

Удобрение - вот самый распространённый способ применения золы. При использовании золы не только повышается урожай, но и улучшается его качество.

Где же взять такое количество золы, которое позволило бы открыть свой бизнес? Ответ у нас под ногами. Сотни гектаров леса вырубаются в разных областях. На делянках остаются сучья, ветки, кора… Прибавим к этому отходы на пилорамах. А ведь это всё можно использовать. Сначала как топливо, а затем как удобрение или химическое сырьё. Так делают с Дании, Швеции и Австрии.

В Швеции примерно 40% золы - это результат сжигания коры, древесной щепы и опилок в котельных на лесопилках, деревоперерабатывающих и целлюлозно-бумажных предприятиях. Еще 35% золы получают на предприятиях районного теплоснабжения. Остальная часть золы образуется при сжигании древесины в частном секторе, в основном, владельцами жилья в сельских районах.

Зола, получаемая в промышленном секторе или на предприятиях районного теплоснабжения, обычно легкодоступна и может использоваться в большом объеме. В Швеции древесную золу в основном получают в холодный период года. Некоторое время её приходится хранить на котельной установке, в отвердевшем виде или в виде сухой золы, прежде чем можно будет внести в почву в летнее время. При хранении требуются некоторые меры защиты от воздействия снега и дождя.

Отвердевшую золу можно перевозить в лес в грузовиках-самосвалах. Можно использовать и другие системы транспортировки с применением контейнеров и больших мешков. Агломерированную золу можно вносить, используя вертолеты, лесные трактора, специальные автомобили или даже лошадей при небольших объёмах. Владелец леса и поставщик топлива отвечают за правильное внесение золы на соответствующих участках леса и в нужное время. [8]

Так почему бы и нам не начать широко использовать золу растений.

4. Библиографический список литературы

1. Брокгауз Ф.А., Ефрон И.А. Энциклопедический словарь (1890-1907гг) vehi.net/brokgauz/index.html

2. ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%BE%D0%BB%D0%B0

3. countrysideliving.net/

4. Харломпович Г.Д., Семёнов А.С., Попов В.А.Многоликая химия. - М.: Просвещение,1992. - 156с.

5. shkolazhizni.ru

6. Штремплер Г.И. Химия на досуге. Домашняя лаборатория. - М.: Просвещение -Учебная литература, 1996. - 93с.

7. Фельдман Ф.Г. Рудзитис Г.Е. Химия.Учебник. - М.:Просвещение,2013. -191с.

8. Программа развития ООН (ПРООН) «Утилизация золы котельных, работающих на древесном топливе» esco.co.ua›journal/2010_3/art284.pdf

Приложение

Таблица №1. Содержание минеральных веществ в золе, применяемой как удобрение, в % (данные с сайта ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%BE%D0%BB%D0%B0)

18