Fertilizantes, productos químicos estratégicos.

García Reséndiz Yuliana Michel.García Peña Héctor IvánContreras Gómez Mónica

Alvarez Domingo Luis Enrique

Grupo: 575

El desarrollo de la industria de los fertilizantes en México está

íntimamente ligado al desarrollo industrial del país. Las primeras

plantas que producen fertilizantes sintéticos datan de los primeros

años de la segunda mitad del siglo XX.

En esos años México adoptó el modelo de sustitución de

importaciones y se abocó a promover la industrialización como motor

del desarrollo del país.

Empresas paraestatales y empresas privadas se unieron para dar paso a la creación

de una sola empresa estatal, FERTIMEX.

Contábamos con una industria de

fertilizantes nacional que abastecía al

campo mexicano con los insumos

necesarios para mejorar el

rendimiento agrícola.

Éramos autosuficientes en los

principales

fertilizantes.

Contábamos con gas natural paraproducir amoniaco, principalinsumo para la fabricación de los

fertilizantes, aunque importábamos

roca fosfórica.

Con la llegada del nuevo modelo de

desarrollo del país, la industria estatal de

fertilizantes paso a manos privadas.

Las nuevas condiciones delmercado mundial y la falta de unaidea clara para el desarrollo deesta industria traen comoconsecuencia una disminuciónpaulatina de la producción defertilizantes y una cada vez mayorimportación de los mismos.

Fertilizantes: son productos químicos,

naturales o industrializados que se

administran a las plantas con la

intención de optimizar su crecimiento.

Existen dos tipos de fertilizantes:

Fertilizantes naturales (orgánicos):

estiércol de animales, cenizas de maderas y los lombricompuestosEstos fertilizantes no sólo aportan nutrientes para las plantas, también mejoran el suelo.

Fertilizantes químicos (inorgánicos):

Son preparados industriales, se fabrican mediante procesos químicos o mecánicos. Aplicados en las dosis justas, son asimilados rápidamente por las plantas y los resultados quedan a la vista. No aportan humus al suelo.

Producción de fertilizantes nitrogenados y fosfatados.

*Nítricos, como el nitrato sódico, nitrato potásico y nitrato cálcico.

*Amoniacales, como el sulfato amónico, cloruro amónico,

fosfato amónico y amoniaco libre.

*Nítricos y amoniacales, como el nitrato amónica y nitrosulfato

amónico.

*Amídicos, como la cianamida cálcica y la urea.

*Proteínicos, procedentes de materia orgánica vegetal o

animal.

Materias primas intermedias:

* Fertilizantes Inorgánicos:acido sulfúrico, acidofosfórico, amoniaco, potasio, roca fosfórica, etc.

Reacciones de síntesis y neutralización:

Síntesis o combinación :

se combinan dos o más sustancias que pueden ser elementos o compuestos

para formar un producto. Las reacciones de este tipo se clasifican como de

combinación o síntesis, y se representan de forma general de la siguiente

manera:

A+B—>ABExisten las siguientes posibilidades:

*Metal + no metal compuesto binario(óxido, sulfuro o haluros)

*No metal + oxígeno óxido de no metal

*Oxido de metal + agua hidróxido de metal

*Oxido de metal + agua oxácido

*Oxido de metal + óxido de no metal sal

Ejemplo:

• Dos elementos se combinarán para formar el compuesto binario correspondiente. En este caso, el aluminio y el oxígeno formarán el óxido de aluminio. La ecuación que representa la reacción es la siguiente:

4 Al (s) + 3 O2 (g) 2 Al2O3 (s)

Neutralización:

Reacciones ácido-base: también llamadas de neutralización, ocurren entre un ácido y una base, en medio acuoso, para dar una sal y agua. Por ejemplo:

3 HCl (ac) + Al(OH)3 (ac) --> AlCl3 (ac) + 3 H2O(l)

Definición de ácidos y bases (Arrhenius y Lowry).

Arrhenius:

“Las sustancias ácidas son aquellas que ensolución acuosa se disocian en ioneshidrógeno; mientras que las sustanciasbásicas son aquellas que en solución acuosase disocian en iones hidróxilos”

Lowry :

“un ácido es una sustancia(molécula o ion) capaz de donar unprotón a otra sustancia y una basees una sustancia capaz de aceptarun protón.”

¿Como modificar el equilibrio de una reacción química?

• Primero que es una reacción química equilibrada:

• el equilibrio se refiere a aquel estado de un sistema en el cual no se produce ningún cambio neto adicional. Cuando A y B reaccionan para formar C y D a la misma velocidad en que C y D reaccionan para formar A y B, el sistema se encuentra en equilibrio.

¿Que lo modifica?

• Los cambios de cualquiera de los factores:presión, temperatura o concentración de lassustancias reaccionantes o resultantes, puedenhacer que una reacción química evolucione en unou otro sentido hasta alcanzar un nuevo estado.

¿Que significan esas cualidades?

• Efecto de la temperatura: si una vez alcanzado el equilibro se supone a dicho aumento desplazándose en el sentido en el que la reacción absorbe calor ,es decir, sea endotérmica.

• Efecto de la presión :si aumenta la presión se desplazara hacia donde existan menor numero de moles gaseoso, para así contrarrestar el efecto de disminución de v, y viceversa

• Efecto de concentraciones: un aumento de la concentración de uno de los reactivos, hace que el equilibrio se desplace hacia la formación de productos, y a la inversa en el caso de que se disminuya dicha concentración, y un aumento en la concentración de los productos hace que el equilibro se desplace hacia la formación de reactivos, y viceversa en el caso de que se disminuya.

Tipos de aplicación:• Tipos de equilibrio y algunas aplicaciones• Equilibrio molecular:

• a) En la fase de gas. Motores de los cohetes.b) En síntesis industrial, tal como el amoníaco en el proceso Haber-Bosch (representado a la derecha) que se lleva a cabo a través de una sucesión de etapas de equilibrio, incluyendo procesos de absorción.c) Química de la atmósferad) Coeficiente de distribución LogD: Importante para la industria farmacéutica, donde la liofilia es una propiedad importante de una drogae) Cuando las moléculas a cada lado del equilibrio son capaces de reaccionar irreversiblemente en reacciones secundarias, la proporción del producto final se determina de acuerdo al principio de Curtin-Hammett.

• Equilibrio iónico:

• a) Extracción líquido-líquido, Intercambio iónico, Cromatografíab)producto Solubilidadc)Captación y liberación de oxígeno por la hemoglobina en la sangred)Equilibrio ácido/base: constante de disociación ácida, hidrólisis, soluciones tampón, Indicadores, Homeostasis ácido-basee)La conocida ecuación de Nernst en electroquímica da la diferencia de potencial de electrodo como una función de las concentraciones redox.En estas aplicaciones, se utilizan términos como constante de estabilidad, constante de formación, constante de enlace, constante de afinidad, constante de asociación/disociación.

¿Qué es energía de base?

• La energía de base es la que, por ser capaz de ser

producida de forma continua y en condiciones

económicas aceptables para el mercado, ocupa la

"base" de la curva de carga. La cobertura de la curva de

demanda se realiza, por consiguiente, añadiendo a la

energía base el resto de energías producidas por las

diferentes tecnologías, según su disponibilidad y sus

costes variables.

Reacciones de obtención de amoniaco:• Que es el amoniaco?

• El amoníaco es un compuesto químico cuya molécula está compuesta por un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de hidrógeno (H) y cuya fórmula química es NH3.

Propiedades físico químicas del amoníaco• Gas incoloro en condiciones normales

• Temperatura de solidificación –77,7ºC

• Temperatura normal de ebullición –33,4ºC

• Calor latente de vaporización a 0ºC 302 kcal/kg

• Presión de vapor a 0ºC 4,1 atm.

• Temperatura crítica 132,4ºC

• Presión crítica 113atm.

• Densidad del gas (0ºC y 1atm.) 0,7714 g/l

El NH3 se obtiene exclusivamente por el método denominado Haber-Bosh (Fritz Haber y Carl Bosh

recibieron el Premio Nobel de química en los años 1918 y 1931). El proceso consiste en la reacción

directa entre el nitrógeno y el hidrógeno gaseosos

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) ΔHº = -46,2 kj/mol

ΔSº < 0

es una reacción exotérmica por lo que un excesivo aumento de temperatura no favorece la formación

de amoníaco

25 ºC K = 6,8.105 atm.

450 ºC K = 7,8.10-2 atm.

• En la práctica las plantas operan a una presión de 100-1000 atm. y a una temperatura de 400-600 atm. En el reactor de síntesis se utiliza α-Fe como catalizador (Fe2O3 sobre AlO3 catálisis heterogénea). A pesar de todo, la formación de NH3 es baja con un rendimiento alrededor del 15%. Los gases de salida del reactor pasan por un condensador donde se puede licuar el NH3separandolo así de los reactivos, los cuales pueden ser nuevamente utilizados.

• Los estudios sobre el mecanismo de la reacción indican que la etapa determinante de la velocidad de la reacción es la ruptura de la molécula de N2 y la coordinación a la superficie del catalizador. El otro reactivo, H2, se activa más fácilmente. Se producen una serie de reacciones de inserción entre las especies adsorbidas para producir el NH3.

• El catalizador funciona adsorbiendo las moléculas de N2 en la superficie del catalizador debilitando el enlace interatómico N-N; de esta forma se origina N atómico el cual reacciona con átomos de hidrogeno que provienen de la disociación de H2 que también tiene lugar en la superficie metálica

Aplicaciones del amoniaco:

Energía de ionización:

• ¿Que es?

• La energía de ionización, también llamada potencial

de ionización, es la energía que hay que suministrar

a un átomo neutro, gaseoso y en estado

fundamental, para arrancarle el electrón más débil

retenido.

• La energía de ionización más elevada corresponde a los

gases nobles, ya que su configuración electrónica es la

más estable, y por tanto habrá que proporcionar más

energía para arrancar un electrón. Puedes deducir y

razonar cuáles son los elementos que presentan los

valores más elevados para

la segunda y tercera energías de ionización.

Esta es la aplicación en la tabla periódica de energía de ionización:

Radio atómico: es la distancia que hay desde el centro del núcleo hasta

el electrón más externo del mismo. El aumento del radio atómico está

relacionado con el aumento de protones y los niveles de energía. Al

estudiar la tabla periódica se observa que el radio atómico de los

elementos aumenta conforme va de arriba hacia abajo con respecto al

grupo que pertenece, mientras que disminuye conforme avanza de

izquierda a derecha del mismo modo.

Características de energía de ionización:

se denomina a la cantidad de energía

necesaria para desprender un

electrón a un átomo gaseoso en su

estado basal. Lo anterior tiene una

relación intrínseca, puesto que dentro

de cada período, la primera energía

de ionización de los elementos

aumenta con el número atómico,

mientras que dentro de un grupo

disminuye conforme el núcleo

atómico aumenta. Dicho de otra

forma, la energía de ionización

disminuye dentro de una familia o

grupo conforme el tamaño atómico

aumenta.Diagrama que muestra como se comporta la energía de ionización en el sistema periódico.

Afinidad electrónica: es la energía desprendida por dicho átomo cuando

éste capta un electrón. Con relación a la tabla periódica tenemos que:

aumenta en los grupos de abajo hacia arriba y de izquierda a derecha.

Electronegatividad: medida relativa del poder de atraer electrones que tiene

un átomo cuando forma parte de un enlace químico. La electronegatividad

aumenta de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba. La afinidad

electrónica y la electronegatividad no son iguales, ya que el primero es la

atracción de un átomo sobre un electrón aislado, mientras que el segundo es

la medida de la atracción que ejerce ese átomo sobre uno de los electrones

que forman parte de un enlace y que comparte con otro átomo.

La electronegatividad

en la tabla periódica,

desde el Francio (el

menos) hasta el Flúor,

el elemento más

electronegativo.

¿Cómo se efectúan las reacciones químicas con

mayor rapidez y mayor rendimiento?

• Definición de rapidez de reacción: El cambio de

concentración de los reactivos o productos, por unidad de

tiempo, es decir, se considera el tiempo necesario para que

los reactivos se conviertan en productos. La parte de la

química que se encarga de estudiar la rapidez con que

ocurren las reacciones químicas es la cinética química, así

como de los factores que afectan dicha rapidez.

• Formula de rapidez de reacción:

• v= k(A^a) (B^b)

• Donde:

• k= constante de velocidad especifica.

• A=concentración molar de A

• B=concentración molar de B

• a=coeficientes para una reacción elemental

• Factores que afectan: La rapidez con la que ocurre unareacción química depende de varios factores.

• Tamaño de partícula: El tamaño de las partículas determinan lacantidad de área superficial expuesta para posibles colisiones.

• Temperatura: Al incrementar la temperatura la rapidez de lasreacciones también es acelerada esto se debe a que el movimientode las partículas se incrementa con la temperatura. Por lo tanto, atemperaturas altas las colisiones promedio son másenergéticas, aumentando la probabilidad de enlaces; dando lugar alreordenamiento atómico para el desarrollo de la reacción.

• Concentración: Cuando incrementa la concentración de reactivosse observa con facilidad que las reacciones son aceleradas. Amayor concentración mayor número de partículas por unidad devolumen, hay por lo tanto más colisiones y más eventos dereacción.

• Catalizador: Los catalizadores son sustancias que pueden aceleraro retardar el curso de una reacción, sin que sean partícipes deellas, es decir, su naturaleza no cambia el proceso químico. Loscatalizadores modifican la Energía de activación de una reaccióndeterminada.

Teoría de las colisiones:

• Se consideran a las partículas, ya sean átomos, moléculas o iones, como pequeñas

esferas sólidas moviéndose de manera totalmente aleatoria. En esta teoría se contempla

cumplir con tres condiciones para considerar que las reacciones puedan ocurrir:

• 1. Las moléculas, átomos o iones de los reactivos deben chocar entre sí.

• 2. Los choques entre las moléculas, átomos o iones deben de ser con suficiente energía.

• 3. Para que exista un reordenamiento en los átomos de las moléculas, átomos o iones de

los reactivos, estos deben chocar con una orientación determinada (orientación

correcta), para así formar el “complejo activado”, consecuencia de lo que se conoce como

el “estado de transición”, que es un paso previo a la obtención de los productos.

• Definición de energía de activación: Es la energía mínima necesaria, semejante a una

barrera energética, que requiere los reactivos para transformarse en producto, por medio

de choques efectivos.

¿Debemos prescindir de los Fertilizantes?

En México, prescindir de fertilizantes agroquímicos mermaría en un 30 por ciento la producción del campo, además provocaría hambre en el medio rural, depredación de bosques y escasez de agua. Si bien algunos métodos de agricultura orgánica dan respuesta a ciertos problemas del agro, su uso sólo es efectivo en pequeñas extensiones de tierra con problemas muy focalizados.“Si no es posible dejar de emplear los fertilizantes, hay que enseñarles a los usuarios finales productores, agrónomos o campesinos a manejarlos correctamente.

Impacto socioeconómico de los fertilizantes

A pesar de los evidentes efectos negativos de los fertilizantes, se previó una tasa de crecimiento anual de un 4.4% en la demanda mundial por ingrediente activo entre los años 1993 y 1998, siendo dirigido este crecimiento por mercados en desarrollo como China, Brasil e influido por productos de mayor precio.

La presión que existe a partir del conocimiento ganado en el campo de la ecología y el entendimiento de los problemas que acarrea el uso de plaguicidas, ha hecho que las compañías productoras de éstos, se hayan visto en la necesidad de situar en el mercado nuevos productos que se ajusten a las exigencias actuales, en la medida que se van obteniendo estos plaguicidas que conllevan a incurrir en más costos, los precios también son muy elevados, no estando al alcance de muchos productores.

El uso de los fertilizantes se ha vuelto indispensable debido a la baja fertilidadde la mayoría de los suelos para los altos rendimientos y la buena calidad que se esperan en la actualidad por lo que hacer un uso adecuado de ellos es importante para una agricultura sostenible.

Uso de los Fertilizantes

Los suelos contienen todos lo elementosesenciales que la planta requiere para sudesarrollo y reproducción; sin embargoen la mayoría de los casos no en lascantidades suficientes para obtenerrendimientos altos y de buena calidad,por lo que es indispensable agregar losnutrimentos por medio de fertilizantes.

Sin el uso de los fertilizantes, losrendimientos serán cada vez mas bajosdebido al empobrecimiento paulatino delsuelo por la extracción de los nutrimentos enlas cosechas, un suelo infértil produce menos,tiene menor cubierta vegetal y esta expuestoa la erosión. El uso adecuado del fertilizanterequiere conocer sus características, su efectoen las plantas y el suelo, las formas deaplicación y como se deriva y se prepara unadosis de fertilización con base en losfertilizantes disponibles.

Los fertilizantes se aplican para subsanar lasdeficiencias de nutrimentos primarios,secundarios y con menor frecuencia paramicronutrimentos. Las deficiencias sepueden diagnosticar visualmente; sinembargo se deben confirmar con el análisisquímico de la planta, ya que otros problemasse pueden confundir con carenciasnutrimentales.

Lograr una agricultura sustentable, plantea un dilema complejo en donde la meta de alcanzar altos rendimientos en los cultivos, contrasta con la necesidad de reducir el deterioro ambiental generado en el proceso productivo. Sin embargo, en lo que respecta a la utilización de fertilizantes, un manejo racional de los nutrientes agregados permite lograr óptimos niveles de productividad y al mismo tiempo minimizar el impacto ambiental.