Fertilizantes productos químicos estratégicos
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Integrantes: Blancas Huerta Mitzi Marian Chávez Gracia Diana Laura Infante Martínez Marco Antonio Martínez Pérez Monserrat
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Integrantes:Blancas Huerta Mitzi MarianChávez Gracia Diana Laura
Infante Martínez Marco Antonio Martínez Pérez Monserrat
¿Qué es un fertilizante?
Un fertilizante es un tipo de sustancia o denominados nutrientes, en formas químicas saludables y asimilables por las raíces de las plantas, para mantener o incrementar el contenido de estos elementos en el suelo.
¿Cómo se clasifica un fertilizante?
Se pueden clasificar en Sólidos y Líquidos. Dentro de los abonos minerales sólidos encontramos los
abonos simples (un solo nutriente), compuestos ( más de un nutriente ) y blending ( mezcla de los anteriores)
Dentro de los abonos minerales líquidos encontramos los abonos simples y los compuestos.
Ejemplos: KNO3 (NH2)2CO (NH4)2H2PO4
La mayoría de los abonos compuestos que se encuentran en el mercado son en realidad Blending. La diferencia entre Blending y abono compuesto es que el primero se puede separar físicamente. Generalmente los abonos líquidos son abonos compuestos porque no pueden separarse fácilmente
¿Cuáles son las ramas de los fertilizantes?
Los fertilizantes son materiales de origen orgánico o inorgánico que incrementan la
productividad de los cultivos, al proporcionar uno o más elementos nutritivos al suelo y la planta, estos pueden clasificarse de acuerdo al macro nutriente que
proporcionan en: Nitrogenados (NH4NO3), fosfatados (Ca3(PO4)2 ) y potásicos
(KCl).
Cuando se mezclan varios fertilizantes primarios, se obtiene un fertilizante complejo.
La composición de dichos fertilizantes se expresa en grados, los cuales indican la
cantidad de nutriente primario en % en masa. Un fertilizante comercial que en su
etiqueta muestra esta fórmula N (10)/P (20)/ K (15), indica que contiene 10% de
Nitrógeno, 20% de Fósforo y 15% de potasio. Lo que equivale a decir que por cada
100 Kg de fertilizante, 10Kg son de nitrógeno, 20Kg de Fósforo y 15Kg de potasio.
Respecto a los nutrientes que los cultivos necesitan, estos se agrupan de esta forma:
Macro nutrientes Micronutrientes Elementos traza
aquellos que se requieren engrandes cantidades
elementos que se requierenen pequeñas cantidades
Carbono (C), Hidrógeno (H),Oxígeno (O), Nitrógeno (N)Fósforo (P), Potasio (K)
Cadmio (Cd), Magnesio (Mg),Azufre (S)
Boro (B), Cobre (Cu), Hierro(Fe), Manganeso (Mn), Zinc(Zn)
La producción de fertilizantes:
La mayoría de los procesos de producción de fertilizantes son procesos abiertos, es decir generadores de subproductos que pueden representar una carga ambiental costosa y en algunos casos hasta poco aceptables. Un reto importante es el desarrollo de procesos cerrados con reducido impacto ambiental en cuanto a emisiones (sólidas, líquidas, gaseosas) y con reducido impacto en el efecto invernadero global. Es muy importante el manejo de los procesos en sus escalas adecuadas (just in size, o sea pensar global pero actuando local), así como escoger adecuadamente la materia prima, y el producir fertilizantes de mayor calidad y eficiencia (acercando cada vez más el fertilizante posible al fertilizante deseable).
El primer paso en la obtención de fertilizantes nitrogenados es la producción de amoníaco a través de la fijación del nitrógeno del aire al hidrógeno procedente de la combustión de hidrocarburos. En la producción de fertilizantes nitrogenados, la ruta tradicional es la siguiente:
Utilizar amoniaco para producir urea, haciendo reaccionar amoniaco con el dióxido de carbono (CO2) que se genera durante la combustión de hidrocarburos en la producción del amoniaco. Esta urea se utiliza como fuente de nitrógeno (ureico) en la preparación de fertilizantes
Utilizar amoniaco para producir ácido nítrico, vía oxidación del
amoníaco con aire. El ácido nítrico se utiliza como fuente de nitrógeno (nitrato) en la preparación de fertilizantes. En esta ruta se genera óxido nitroso (N2O) durante la obtención del ácido nítrico, y no se utiliza el CO2 generado en la producción del amoníaco
Utilizar amoniaco como fuente de nitrógeno (amonio) en la
preparación de fertilizantes. En esta ruta no se utiliza el CO2 generado en la producción del amoníaco.
Adicional a la ruta de producción se deben tener presentes los aspectos asociados al manejo y uso de las fuentes nitrogenadas, por ejemplo
La urea es sólida, manejable, almacenable sin mayores
inconvenientes. El amoniaco es un gas a temperatura ambiente, debe ser
manejado a bajas temperaturas y altas presiones para manejarlo y almacenarlo como líquido.
El ácido nítrico es un líquido acido muy corrosivo, que debe
ser manejado y almacenado en recipientes especiales. Los nitratos son materiales explosivos, por ello los
fertilizantes a base de nitrato se deben manejar y almacenar con precaución.
La producción de fertilizantes fosfatados está basada en la transformación del fosfato insoluble de la roca fosfática a formas solubles utilizando ácidos minerales como reactivos para lograr dicha solubilización (proceso de acidulación o de digestión de la roca fosfática).
El ácido mineral más utilizado para este fin es el ácido sulfúrico.
La reacción con ácido sulfúrico se realiza fundamentalmente de tres maneras:
• Acidulación parcial: solo se transforma una parte del fosfato
insoluble de la roca a fosfato monocálcico soluble. • Acidulación total: Se transforma todo el fosfato de la roca a
fosfato monocálcico. • Digestión total: se transforma todo el fosfato de la roca en ácido
fosfórico.
Arrhenius definió los ácidos como sustancias químicas que contenían hidrógeno, y que disueltas en agua producían una concentración de iones hidrógeno o protones, mayor que la existente en el agua pura. Del mismo modo, Arrhenius definió una base como una sustancia que disuelta en agua producía un exceso de iones hidroxilo, OH-. La reacción de neutralización sería:
H+ + OH- H2O
Arrhenius explicó que las propiedades de las bases (álcalis) eran en realidad propiedades del ion hidróxido, OH-. Propuso que las bases con compuestos que liberan iones hidróxido en solución acuosa. Las definiciones de Arrhenius son útiles en la actualidad, siempre y cuando se trate de soluciones acuosas.
Las definiciones de Arrhenius de los ácidos y bases son muy útiles en el caso de las soluciones acuosas, pero ya para la década de 1920 los químicos estaban trabajando con disolventes distintos del agua. Se encontraron compuestos que actuaban como bases pero no había OH en sus fórmulas. Se necesitaba una nueva teoría.
Un ácido de Bronsted - Lowry es un donador de protones, pues dona un ion hidrógeno, H+
Una base Bronsted - Lorwy es un receptor de protones, pues acepta un ion hidrógeno, H-
El concepto de ácido y base de Brønsted y Lowry ayuda a entender por qué un ácido fuerte desplaza a otro débil de sus compuestos (al igual que sucede entre una base fuerte y otra débil). Las reacciones ácido-base se contemplan como una competición por los protones.
El nitrato de amonio se obtiene por neutralización de ácido nítrico con amoníaco tras la evaporación del agua:
Es una reacción instantánea y altamente exotérmica, como se ha visto anteriormente, con un producto de reacción inestable pero podemos obtener una buena realización industrial cuando se dan las siguientes condiciones:
Mezcla excelente de los reactivos. Control estricto del pH, los sistemas modernos utilizan un control
automático del mismo, mediante dos válvulas automatizadas, se va controlando la proporción teórica que necesitamos de amoníaco y de ácido nítrico en el reactor.
Control de la temperatura en el reactor, para evitar sobrecalentamientos locales pues cuanto mayor es la temperatura en el reactor, más importante es mantener el valor de pH constante y de evitar la introducción en el mismo de cloruros, metales pesados y compuestos orgánicos, pues existe riesgo de explosión. También se ha de controlar para:
• Evitar pérdidas en los reactivos, ya que ambos especialmente el amoníaco son considerablemente volátiles y podrían por tanto, escaparse junto al vapor de agua generado si la temperatura subiera indebidamente.
• Impedir que se presenten riesgos de descomposición del producto.
La energía de enlace es la energía total promedio que se desprendería por la formación de un mol de enlaces químicos, a partir de sus fragmentos constituyentes (todos en estado gaseoso). Alternativamente, podría decirse también que es la energía total promedio que se necesita para romper un mol de enlaces dado (en estado gaseoso).
El amoníaco es un compuesto químico con la fórmula NH3. El amoníaco, en disolución acuosa puede actuar como base, agregando un átomo de hidrógeno y transformándose en el catión amonio NH4
+. El amoníaco es un gas incoloro, de olor
característico por lo nauseabundo y penetrante. Se produce naturalmente en la descomposición de la materia orgánica, y también es producido a nivel industrial. A temperatura ambiente se disuelve fácilmente en agua y se evapora con rapidez.
La energía de ionización, potencial de ionización o EI es la energía necesaria para separar un electrón en su estado fundamental de un átomo, de un elemento en estado gaseoso. La reacción puede expresarse de la siguiente forma:
Siendo los átomos en estado gaseoso de un determinado elemento químico; , la energía de ionización y un electrón.
.
,
Rendimiento:
No todas las reacciones se mantienen hasta que se agotan los reactivos. En muchos casos la reacción parece detenerse aun quedando reactantes. Esto se debe a que también tiene lugar la reacción contraria y ambas llegan a un equilibrio donde se obtienen productos y reactivos a la misma velocidad, de manera que ya no varían sus cantidades netas. Realmente la reacción se sigue produciendo en ambas direcciones.
Definimos rendimiento como el tanto por ciento de producto obtenido con respecto al máximo que podíamos esperar, el de la relación estequiometria.
Rendimiento= Masa obtenida x100 Masa teórica
Definimos velocidad de una reacción como la variación del número de moles (más correctamente de la molaridad) de una sustancia con respecto al tiempo. Esta magnitud tiene gran importancia, ya que una reacción puede ser muy interesante desde el punto de vista de los productos que obtenemos o de la energía que desprenda y, sin embargo, tardar años en producirse en un porcentaje aceptable. Así, es muy importante para trabajar con reacciones conocer cómo aumentar su velocidad.
La velocidad de las reacciones químicas depende de varios factores. En estas páginas veremos de forma detallada cómo influyen todos ellos: temperatura, naturaleza de los reactivos, concentración, estado físico o presencia de catalizadores.
Temperatura:
El efecto de la temperatura está relacionado con la energía: a mayor temperatura, mayor energía media tendrán las moléculas. En realidad, a una determinada temperatura la energía de todas las moléculas no es la misma, por eso hablamos de un valor medio. La energía de las partículas responde a una distribución en la que su media es mayor conforme aumenta la temperatura. Por ello, enfocando el problema desde el punto de vista de las reacciones, compararemos la energía de las moléculas con la energía de activación. Al aumentar la temperatura, un mayor número de moléculas tendrán suficiente energía para superar el máximo de la gráfica de energía, la energía de activación, y podrán entonces romper sus enlaces para formar los productos. En resumen, a mayor temperatura, mayor número de choques efectivos.
Concentración
Este factor es el más sencillo de comprender: cuantas más moléculas tengamos, más choques habrá y más cantidad de reactantes pasarán productos. ¿Cómo medimos esas cantidades? En química, la unidad de medida es el mol. Como la mayoría de las reacciones se dan en disolución, para comparar mejor utilizamos la molaridad (moles/litro). Esto se explica teniendo en cuenta que para el número de choques es muy importante el volumen del recipiente. Si tienes el doble de moles en un recipiente cien veces mayor los choques serán bastante menos. En estado gaseoso utilizaremos la presión, más fácil de medir y proporcional a la molaridad. A mayor presión mayor será la velocidad.
P= moles RT Volumen
Catalizadores:
Un catalizador es una sustancia que varía la forma de
producirse una reacción creando un nuevo camino para el que la velocidad es mucho mayor. Esto se debe a que la energía de activación de esta nueva reacción es bastante menor que la de la primera, que además se sigue produciendo. Otra característica muy importante de los catalizadores es que se recuperan, no se gastan, sino que son a la vez reactivos y productos. De este modo se necesita una pequeña cantidad para aumentar muchísimo la velocidad de una reacción. El problema es que cada reacción tiene un catalizador diferente, si es que lo tiene. No hay una sustancia que nos sirva para todas las reacciones. Los catalizadores son específicos para cada reacción.
Una de las características de una transformación química es la variación de energía. La energía total de los productos no es idéntica a la de los reactantes. Esto se debe a que necesitamos energía para romper los enlaces de los reactivos y se obtiene otra cantidad al formarse los enlaces de los productos. Realmente no podemos conocer cuánta energía total tiene una sustancia pero sí somos capaces de saber cuál ha sido la variación en una reacción.
El estudio se suele realizar a presión constante y, en este caso, la variación de energía se denomina variación de entalpía que denotamos con H. Esto se Δentiende mucho mejor viendo los "diagramas de energía". Son gráficas de la energía frente al avance de la reacción. Antes de verlas debemos conocer un par de conceptos más. Siempre es necesaria una cierta cantidad de energía para que se produzca la reacción recuerda que se deben romper enlaces). A esa cantidad de energía la llamamos "energía de activación". En el momento en el que se están rompiendo enlaces de los reactivos también se están formando los de los productos. Esta situación se denomina "complejo activado". A continuación podrás ver todas estas definiciones reflejadas en los diagramas de energía. Como vimos, nos encontramos con dos posibilidades: que se desprenda energía o que se absorba.
El uso de fertilizantes de todo tipo se ha vuelto algo imprescindible en las personas que llevan a cabo este emprendimiento. Los mimos son utilizados hasta en cultivos agropecuarios como caseros y pareciera que cada día se van renovando los modos de llevar a cabo las aplicaciones de los mismos. Pero ¿Debemos prescindir de los fertilizantes?
El uso de abonos orgánicos supone una vuelta a las prácticas empleadas por el ser humano desde los inicios de la agricultura, que a su vez partieron de la observación de la naturaleza, que recicla día a día la materia orgánica creando una inagotable renovación de la vida. Este tipo de abonos son, en general, de liberación lenta, de modo que aportan durante un tiempo prolongado la cantidad de nutrientes que van a necesitar en cada momento las plantas. Son, en su mayoría, abonos complejos que no suelen dar problemas de carencias nutricionales. Aportan distintos elementos, como vitaminas, hormonas o sustancias con propiedades antibióticas. Mezclados con la tierra del jardín o el huerto mejoran su estructura. Contribuyen a aglutinar los suelos arenosos y, por ello, optimizan su retención de agua y nutrientes; mientras que disgregan y airean los suelos arcillosos. Si se producen en casa suponen un ahorro económico, ya que permiten reciclar restos del huerto o de las comidas. Los abonos orgánicos favorecen la actividad microbiana del suelo y la recuperación de terrenos dañados por el uso reiterado de abonos químicos. En definitiva, ayudan a crear una tierra más sana y equilibrada.
Sin embargo los fertilizantes inorgánicos o químicos, nombre que no se utiliza mucho, o fertilizante no natural, es uno de los más recomendados por la cantidad de propiedades que proveen en pocas cantidades pero nunca se menciona el impacto ambiental de fertilizantes químicos que ocasionan. No es normal que un vendedor de productos de jardinerías o que las empresas que los contratan nos informen de las complicaciones que estos proveen entre las propiedades benéficas. Estarían básicamente niveladas las cantidades de beneficios con la cantidad de complicaciones en la tierra lo que en la mayoría de las veces causan el impacto ambiental de fertilizantes químicos.
Los fertilizantes inorgánicos suelen ser causantes del impacto ambiental que provoca contaminación debido a que los mismos suelen contener propiedades no naturales que no suelen ser productivas a las tierras. El impacto ambiental de fertilizantes químicos más conocido y complicado se debe a que estas propiedades no naturales suelen contaminar las fosas de agua que se encuentran muy profundas de las cuales muchísimas personas suelen consumir y que con el tiempo causarían complicaciones a la salud de las mismas.
La contaminación por fertilizantes se produce cuando éstos se utilizan en mayor cantidad de la que pueden absorber los cultivos, o cuando se eliminan por acción del agua o del viento de la superficie del suelo antes de que puedan ser absorbidos. Los excesos de nitrógeno y fosfatos pueden infiltrarse en las aguas subterráneas o ser arrastrados a cursos de agua. Esta sobrecarga de nutrientes provoca la eutrofización de lagos, embalses y estanques y da lugar a una explosión de algas que suprimen otras plantas y animales acuáticos. Los métodos agrícolas, forestales y pesqueros y su alcance son las principales causas de la pérdida de biodiversidad del mundo. Los costos externos globales de los tres sectores pueden ser considerables.
En nuestro país existen evidencias comprobadas de daño ambiental, no hablamos ya de impacto, por numerosas actividades humanas, entre ellas las agropecuarias. Sin bien no es propósito comparar los efectos negativos de las actividades mineras, petroleras o industriales contra los que pueden realizar las agropecuarias, es claro que los ejemplos existen y son fácilmente documentables.
La producción agropecuaria tiene unos profundos efectos en el medio ambiente en conjunto. Son la principal fuente de contaminación del agua por nitratos, fosfatos y plaguicidas.
Los fertilizantes químicos, los abonos orgánicos y mejoradores de suelo mal utilizados impactan en mayor o menor grado el medio ambiente y, en no pocos casos, también la salud animal y humana. Los daños al medio ambiente incluyen: ensalitramiento de los suelos, pérdida de la fertilidad natural, lixiviación de nutrimentos mas allá de la zona radical de los cultivos, emisión de gases efecto Invernadero y, contaminación de cuerpos de agua superficiales y subterráneos.
Los daños en animales y humanos están fundamentalmente relacionados con el consumo de agua o alimentos contaminados con nutrientes que fueron aplicados en exceso.
El problema ambiental más importante relativo al ciclo del N, es la acumulación de nitratos en el subsuelo que, por lixiviación, pueden incorporarse a las aguas subterráneas o bien ser arrastrados hacia los cauces y reservorios superficiales. En estos medios los nitratos también actúan de fertilizantes de la vegetación acuática, de tal manera que, si se concentran, puede originarse la eutrofización del medio. En un medio eutrofizado, se produce la proliferación de especies como algas y otras plantas verdes que cubren la superficie. Esto trae como consecuencia un elevado consumo de oxígeno y su reducción en el medio acuático, así mismo dificulta la incidencia de la radiación solar por debajo de la superficie. Estos dos fenómenos producen una disminución de la capacidad auto depuradora del medio y una merma en la capacidad fotosintética de los organismos acuáticos.
Horizontal:
1. Nutrientes asimilables por las raíces de las plantas:_____
2. El primer paso en la obtención de fertilizantes nitrogenados es la producción de: _____
3. El ácido mineral más utilizado es el: _____
4. Definimos velocidad de una reacción como la variación del número de: _____
5. Los fertilizantes inorgánicos suelen provocar: _____
Los fertilizantes químicos, abonos orgánicos y mejoradores de suelo mal utilizados provocan:
6. pérdida de la: _____ : natural7. lixiviación de: _____8. emisión de gases efecto: _____
Vertical:
Se pueden clasificar en:1. _____2. _____ 3. Los fertilizantes proporcionan al
suelo:_____Un fertilizante comercial contiene:4. _____5. _____6. _____
La velocidad de las reacciones químicas depende de:
7. _____8. _____9. _____
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Horizontal:
Nutrientes asimilables por las raíces de las plantas: fertilizantes
El primer paso en la obtención de fertilizantes nitrogenados es la producción de: amoníaco
El ácido mineral más utilizado es el: ácido sulfúrico
Definimos velocidad de una reacción como la variación del número de: moles
Los fertilizantes inorgánicos suelen provocar: contaminación
Los fertilizantes químicos, abonos
orgánicos y mejoradores de suelo mal utilizados provocan:
pérdida de la: fertilidad : natural lixiviación de: nutrimentos emisión de gases efecto:
Invernadero
Vertical:
Se pueden clasificar en: Líquidos Sólidos Los fertilizantes proporcionan al
suelo: elementos nutritivos Un fertilizante comercial
contiene: Nitrógeno Fosforo Potasio La velocidad de las reacciones
químicas depende de: Temperatura Concentración Catalizador
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