Proyecto De Quimica Porque Usamos Fertilizantes Y Plaguizidas

Proyecto 3: ¿Por qué usamos fertilizantes y plaguicidas?

Fertilizante: tipo de sustancia o mezcla química, natural o sintética utilizada para enriquecer el suelo y favorecer el crecimiento vegetal. Las plantas no necesitan compuestos complejos, del tipo de las vitaminas o los aminoácidos, esenciales en la nutrición humana, pues sintetizan todos los que precisan. Sólo exigen una docena de elementos químicos, que deben presentarse en una forma que la planta pueda absorber. Dentro de esta limitación, el nitrógeno, por ejemplo, puede administrarse con igual eficacia en forma de urea, nitratos, compuestos de amonio o amoníaco puro.

Producción de fertilizantes: Todos los proyectos de producción de fertilizantes requieren la fabricación de compuestos que proporcionan los nutrientes para las plantas: nitrógeno, fósforo y potasio, sea individualmente (fertilizantes "simples"), o en combinación (fertilizantes "mixtos"). El amoníaco constituye la base para la producción de los fertilizantes nitrogenados, y la gran mayoría de las fábricas contienen instalaciones que lo proporcionan, sin considerar la naturaleza del producto final. Asimismo, muchas plantas también producen ácido nítrico en el sitio. La materia prima preferida para producir amoníaco es el petróleo y el gas natural; sin embargo, se utiliza carbón, nafta y aceite combustible también. Los fertilizantes nitrogenados más comunes son: amoníaco anhidro, urea (producida con amoníaco y dióxido de carbono), nitrato de amonio (producido con amoníaco y ácido nítrico), sulfato de amonio (fabricado a base de amoníaco y ácido sulfúrico) y nitrato de calcio y amonio, o nitrato de amonio y caliza el resultado de agregar caliza al nitrato de amonio. Los fertilizantes de fosfato incluyen los siguientes: piedra de fosfato molida, escoria básica (un subproducto de la fabricación de hierro y acero), superfosfato (que se produce al tratar la piedra de fosfato molida con ácido sulfúrico), triple superfosfato (producido al tratar la piedra de fosfato con ácido fosfórico), y fosfato mono y diamónico. Las materias primas básicas son: piedra de fosfato, ácido sulfúrico (que se produce, usualmente, en el sitio con azufre elemental), y agua. Todos los fertilizantes de potasio se fabrican con salmueras o depósitos subterráneos de potasa. Las formulaciones principales son cloruro de potasio, sulfato de potasio y nitrato de potasio. Se pueden producir fertilizantes mixtos, mezclándolos en seco, granulando varios fertilizantes intermedios mezclados en solución, o tratando la piedra de fosfato con ácido nítrico (nitrofosfatos). También es posible hacer fertilizante de forma natural.

Clases de abonos: Hay dos formas de hacer abonos químicos. La forma más fácil es a través de minas (ejemplo, nitrato potásico, cloruro potásico). La otra forma es a través de procesos químicos en plantas químicas.

Hasta 1850 aproximadamente, el abono usado era abono orgánico, es decir, una mezcla de estiércol, guano compost... con agua. Este fue el primer abono líquido empleado.

El primer abono químico “de verdad” fue el sulfato amónico (NH4)2SO4.

NH4OH + H2SO4 → (NH4)2SO4 + H2O

En este compuesto el SO2 proviene del Azufre (S). Si quemamos azufre e introducimos el humo que sale en agua obtenemos H2SO4. El amonio (NH4) provenía de las minas de carbón. Estas minas se inundaron de agua para obtener amonio, es decir:

NH3(g) + H2O →NH4OH.

Más tarde comenzaron a aspirar el amoníaco gaseoso fuera de la mina y una vez fuera lo mezclaron con el agua.

Hace unos 200 años se encontraron minas de nitrato sódico (NaNO3) en Chile. De este modo, el nitrato sódico fue el segundo abono químico usado. En España, en 1880 una empresa comenzó a exportar nitrato sódico.

El siguiente abono químico fue el fósforo, en forma de fosfatos, provenientes de las rocas fosfatadas. El P es un elemento muy reactivo que no existe en la naturaleza en su forma natural. En las minas suele estar unido al calcio, como fosfato cálcico Ca3(PO4)2 . La mayoría del calcio procede de las rocas carbónicas, en forma de carbonato cálcico (CaCO3), mientras que en las minas de fósforo está en forma de fosfato cálcico. El fósforo unido al calcio y oxígeno es demasiado estable para ser asimilado por las plantas, por lo que permanece mucho P en el suelo que la planta no puede usar.

Por ello, si tomamos el fosfato cálcico con ácido sulfúrico obtenemos ácido fosfórico, que es la forma más asimilable por la planta.

Ca3(PO4)2 + H2SO4 → H3PO4 + CaSO4 (yeso)

Si bien, el ácido fosfórico obtenido es un derivado lo consideramos como H3PO4 :

Ca3(PO4)2 + H2SO4 → H2PO4- + CaSO4

Mientras el (NH4)2SO4 está en forma de cristales, el H3PO4 es líquido. Si bien, el P aparece en los abonos como Ca(H2PO4)2 por ser asimilable por las plantas. También se venden abonos fosfatados en forma de (NH4)2HPO4, conocido como DAP y en forma de (NH4)H2PO4, conocido como MAP. Tanto el DAP como el MAP son abonos granulados mezclados con tierra, lo que le da un aspecto granulado como “trigo”.

El potasio (K) apareció en Austria, en minas de cloruro potásico KCl hace unos 150 años.

El gran salto de los abonos químicos fue en los años 1920- 1930, tras la 1ª Guerra Mundial. Durante la 1ª Guerra Mundial, en 1905, un científico alemán llamado Haber encontró la forma de fabricar amoníaco que se usa en la actualidad.

N2 + H2 → NH3 500kg de presión 800 °C

El ácido nítrico se obtiene quemando NH3, para pasarlo a NO2, que mezclamos con agua, según el proceso de Ostval:

NH3 → NO2 + H2O → HNO3

Podemos obtener el nitrato amónico a partir del ácido nítrico, usando el proceso Otsvald:

NH3 → NO2 + H2O → HNO3 + NH3 → (NH4)NO3

Otro abono es el nitrato cálcico Ca(NO3)2, que apareció en 1920, de la forma:

CaO + HNO3 = Ca(NO3)2

El mayor productor de este abono es Noruega, a partir del NO2 procedente de los rayos:

NO2 + H2O = HNO3 + CaO = Ca(NO3)2

Otro es el nitrato sódico NaNO3, que no es un buen abono, pero que se sigue empleando por tradición:

En 1930 aparece la urea, que es actualmente el abono nitrogenado más producido en el Mundo:

NH3 + CO2 = (NH2)2CO

Vemos como el Nitrógeno puede aparecer como nitrato, amoníaco y ureico. Debido a que durante la 1ª Guerra Mundial se crearon muchas fábricas de nitrato amónico para explosivos NH4(NO3), al terminar la guerra muchas de estas fábricas se emplearon para la fabricación de este nitrato como abono. Por ello, el primer abono líquido fue el “agua-amonia”, que se incorpora al suelo porque en la superficie se evapora:

NH3 + H2O = NH4OH

Otro abono líquido muy usado

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