FERTILIZANTES, PRODUCTOS QUÍMICOS ESTRATÉGICOS

1) ¿Qué importancia tiene la industria de los fertilizantes en México?Definición de 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. Las plantas no necesitan compuestos complejos esenciales en la nutrición humana, pues sintetizan todo lo que precisan. Solo exigen una docena de elementos químicos, que deben presentarse en una forma que la planta pueda absorber.

Importancia de la producción de fertilizantes para abastecer de alimentos a la creciente población humana: es importante la cantidad y calidad de los alimentos producidos y la gran eficacia de estos para suministrar los nutrientes esenciales para la dieta humana como el caso del boro, selenio y del zinc. El 50% de los suelos dedicados a producir cereales presentan deficiencias en zinc, mientras otro 30% en hierro. Estas son las carencias más importantes, cada día con más intensidad, lo que nos demuestra el insuficiente contenido de micronutrientes en los suelos de nuestro planeta. La fertilización con micronutrientes es baja en comparación con las extracciones de los cultivos, lo que está provocando serios problemas en los suelos. Esto, unido a la reducción de la acidez de los suelos, bien por la caída de la actividad industrial en determinadas áreas, hace que la disponibilidad de micronutrientes esté disminuyendo de manera preocupante.

Clasificación de los fertilizantes en orgánicos e inorgánicos:Fertilizantes inorgánicos: por lo general son más baratos que el abono orgánico

y actúa más rápidamente. En algunos casos o marcas dañan el suelo por su alto contenido en sal, lo cual no consiguen enmendar el suelo por que solo alimentan a la planta.

Fertilizantes orgánicos: lo contrario a los inorgánicos, actúan lentamente por que liberan sus nutrientes durante un periodo de tiempo, deben tener los tres nutrientes primarios: nitrógeno, fósforo y potasio (NPK), y es en ellas donde podemos informarnos sobre dosis y potencialidades. Más allá de opciones a comprar, existe la posibilidad de obtener una nutrición suplementaria a partir de productos como el estiércol y la emulsión del pescado, o por restos de animales como huesos y cenizas de madera.

La carencia de micronutrientes influye en los rendimientos de los cultivos ya que afecta a procesos fisiológicos fundamentales como la síntesis de hidratos de carbono, impide la asimilación de otros micro y macro nutrientes, reduce la resistencia a enfermedades, sequías y heladas. En definitiva, repercute de manera muy importante no solo en la cantidad sino en la calidad de los alimentos obtenidos. Además, en determinados cultivos se ha demostrado una mayor absorción de metales pesados no deseables cuando existen niveles bajos de zinc y hierro, millones de personas, sobre todo en países en vías de desarrollo, sufren malnutrición y en muchos casos enfermedades por el bajo contenido de micronutrientes en su dieta o por su escasa asimilabilidad. El uso creciente de fertilizantes ha incrementado de manera muy importante la producción mundial de alimentos. Pero la misión de la agricultura no es únicamente producir suficientes alimentos para alimentar a la creciente población del planeta, sino que debe ser capaz de suministrar todos los nutrientes que aseguren una nutrición equilibrada.

2)¿Cómo se sintetizan los fertilizantes químicos?¿Cómo es la producción de fertilizantes nitrogenados y

fosfatos? El fósforo se absorbe por raíces con gusto de energía por parte de la planta. El transporte de fósforo, realizado por el agua del suelo contribuye poco con su absorción. Esta depende básicamente de la extensión, forma y velocidad de crecimiento de sus raíces. El fósforo, al ser muy poco móvil, sólo es absorbido cuando llegan las raíces de la planta a la zona provistas del suelo. Por ello es muy importante la difusión de este elemento hacia las raíces. Al consumir el nutriente se crea una merma en la concentración de fósforo que debe ser satisfecha en forma continua para producir máximos rendimientos. En general es difícil que esto ocurra, por ello las plantas "sacan" más raíces para llegar a las zonas ricas en fósforo. El mantenimiento de esta disponibilidad depende pues de la reconstitución de esta concentración y de su aprovechamiento por la planta. Esta reconstrucción depende mucho más de la materia orgánica (presencia de macro y micro poros que facilitan el crecimiento radicular), de la textura del suelo, del pH y del contenido de calcio que de la solubilidad en el agua de los abonos fosfatados.

Tipos de reacción: síntesis y neutralización

A)síntesis: en esta reacción dos o más elementos o compuestos se combinan, resultando en un solo producto. Ejemplo, escribimos la reacción de síntesis entre el aluminio y el oxígeno. 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)

B)neutralización: Estas reacciones son de doble desplazamiento o intercambio. Su particularidad es que ocurren entre un ácido y una base y los productos de la reacción son agua y una sal formada por el catión de la base y el anión del ácido. Por ejemplo, la reacción entre el ácido sulfúrico y el hidróxido de sodio resulta en la formación de agua y sulfato de sodio. La ecuación que representa esta reacción es la siguiente:

H2SO4 (ac) + 2 NaOH (ac) 2 H2O (l) + Na2SO4 (ac)

Los ácidos1. Tienen sabor agrio(como el limón y el vinagre).

2. Provocan cambio de coloración en los colorantes; por ejemplo, cambia el extracto vegetal llamado tornasol del color azul al rojo.

3. Disuelven ciertos metales, como el zinc, con la liberación de un gas que es el hidrógeno.

4. Disuelven la piedra caliza y el mármol, con la liberación de un gas.

5. Al reaccionar con las bases se neutralizan formando una sal y agua.

La palabra ácido proviene del latín acidus que significa agrio. Las bases1. Tienen sabor amargo, como el del jabón.

2. Son resbalosas o jabonosas al tacto, como la sosa.

3. Cambian los colorantes orgánicos; por ejemplo, el rojo del tornasol a azul.

4. Al reaccionar con los ácidos se neutralizan formando una sal y agua.

El nombre de bases se dio porque las primeras se obtuvieron calentando fuertemente una solución extraída de la madera y se les consideró como la base de todos los compuestos.

Arrhenius: En 1887, el químico sueco Svante-Arrhenius (1859-1927) publicó un trabajo

referente a ácidos y bases. Sabía que las soluciones que contenían ácidos o bases conducían la corriente eléctrica, lo que explicó porque concluyó que estas sustancias liberan partículas cargadas al disolverse. A las partículas cargadas las llamó iones, que significa vagabundos y supuso que los ácidos son sustancias que al separarse o ionizarse en solución acuosa producen iones hidrógeno (H) y que las bases son sustancias que al ionizarse en solución acuosa producen iones hidróxido(OH).

Bronsted-Lowry:En 1923 el químico danés Johannes Nicolaus Bronsted (1879-1947) y el

científico inglés Thomas Martin Lowry (1874-1936) propusieron de manera independiente que en una reacción química, cualquier sustancia que cede un protón es un ácido y cualquier sustancia que acepta un protón es una base. Por ejemplo, la reacción del cloruro de hidrógeno con agua para formar el ion cloruro y el ion hidronio.

3)¿Como modificar el equilibrio de una reaccion quimica?ENERGÍA IONOCA: 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.

Siendo esta energía la correspondiente a la primera ionización. La segunda energía de ionizacion representa la energía necesaria para arrancar un segundo electrón y su valor es siempre mayor que la primera, ya que el volumen de un ión positivo es menor que el del átomo neutro y la fuerza electrostática es mayor en el ión positivo que en el átomo, ya que se conserva la misma carga nuclear.

Puedes deducir tú mismo el significado de las posteriores.La energía de ionización se expresa en electrón-voltio, julios o en

Kilojulios por mol (kJ/mol).

Energía de disociación de enlaceLa energía de disociación de enlace es una manera de medir la

fuerza de un enlace químico. Se puede definir como la energía que se necesita para disociar un enlace mediante homólisis.

En el proceso de homólisis, el enlace covalente se rompe y cada uno de los átomos se queda con uno de los electrones que formaban el enlace, formándose así radicales libres, es decir, entidades químicas con número impar de electrones.

En cambio en el proceso de ruptura del enlace por medio de heterólisis, el átomo con mayor electronegatividad  retiene los dos electrones, formándose dos iones.

Cuanto mayor es la energía de disociación de enlace, mayor es la fuerza de unión entre los átomos que forman el enlace.

Factores que afectan la rapidez de las reaccionesExisten varios factores que afectan la rapidez de

una reacción química: la concentración de los reactivos, la temperatura, la existencia de catalizadores y la superficie de contactos tanto de los reactivos como del catalizador. Los catalizadores pueden aumentar o disminuir la velocidad de reacción.

Temperatura Por norma general, la rapidez de reacción aumenta con la temperaturra porque

al aumentarla incrementa la energía cinética de las moléculas. Con mayor energía cinética, las moléculas se mueven más rápido y chocan con más frecuencia y con más energía. El comportamiento de la constante de rapidez o coeficiente cinético frente a la temperatura = lnA − (Ea / R)(1 / T2 − 1 / T1) esta ecuación linealizada es muy útil a puede ser descrito a través de la Ecuación de Arrhenius K = Aexp( − EA / RT) donde K es la constante de la rapidez, A es el factor de frecuencia, EA es la energía de activación necesaria y T es la temperatura, al linealizarla se tiene que el logaritmo neperiano de la constante de rapidez es inversamente proporcional a la temperatura, como sigue: ln(k1 / k2) la hora de calcular la energía de activación experimentalmente, ya que la pendiente de la recta obtenida al graficar la mencionada ley es: -EA/R, haciendo un simple despeje se obtiene fácilmente esta energía de activación, tomando en cuenta que el valor de la constante universal de los gases es 1.987cal/K mol. Para un buen número de reacciones químicas la rapidez se duplica aproximadamente cada diez grados centígrados.

PresiónEn una reacción química, si existe una mayor

presión en el sistema, ésta va a variar la energía cinética de las moléculas. Entonces, si existe una mayor presión, la energía cinética de las partículas va a aumentar y la reacción se va a volver más rápida. Excepto en los gases, que al aumentar su presión aumenta también el movimiento de sus partículas y, por tanto, la rapidez de reacción.

Presencia de un catalizadorLos catalizadores aumentan o disminuyen la rapidez de una

reacción sin transformarse. Suelen empeorar la selectividad del proceso, aumentando la obtención de productos no deseados. La forma de acción de los mismos es modificando el mecanismo de reacción, empleando pasos elementales con mayor o menor energía de activación.Existen catalizadores homogéneos, que se encuentran en la misma fase que los reactivos (por ejemplo, el hierro III en la descomposición del peróxido de hidrógeno) y catalizadores heterogéneos, que se encuentran en distinta fase (por ejemplo la malla de platino en las reacciones de hidrogenación).Los catalizadores también pueden retardar reacciones, no solo acelerarlas, en este caso se suelen conocer como retardantes o inhibidores, los cuales impiden la producción.

Teoría de las ColisionesLa teoría de las colisiones propuesta por Max Trautz y William Lewis en 1916 y 1918, cualitativamente explica como reacciones químicas ocurren y porque las tasas de reacción difieren para diferentes reacciones.

Esta teoría está basada en la idea que partículas reactivas deben colisionar para que una reacción ocurra, pero solamente una cierta fracción del total de colisiones tiene la energía para conectarse efectivamente y causar transformaciones de los reactivos en productos. Esto es porque solamente una porción de las moléculas tiene energía suficiente y la orientación adecuada (o ángulo) en el momento del impacto para romper cualquier enlace existente y formar nuevas.

La cantidad mínima de energía necesaria para que esto suceda es conocida como energía de activación.

Partículas de diferentes elementos reaccionan con otras por presentar energía de activación con que aciertan las otras. Si los elementos reaccionan con otros, la colisión es llamada de suceso, pero si la concentración de al menos uno de los elementos es muy baja, habrá menos partículas para otros elementos reaccionar con aquellos y la reacción irá a suceder mucho más lentamente.

Con la temperatura aumentando, la energía cinética media y velocidad de las moléculas aumenta, pero esto es poco significativo en el aumento en el número de colisiones.

La tasa de reacción aumenta con la disminución de la temperatura porque una mayor fracción de las colisiones sobrepasa la energía de activación.

Los átomos de las moléculas de los reactivos están siempre en movimiento, generando muchas colisiones (choques). Parte de estas colisiones aumentan la velocidad de reacción química. Cuantos mas choques con energía y geometría adecuada exista, mayor la velocidad de la reacción.Hay dos tipos de colisiones:•Horizontal – Colisión más lenta•Vertical – Colisión más rápida, colisión efectivaVeamos los dos modelos de colisiones para la formación de dos moléculas de HCl:Colisión Horizontal: Observemos que luego de la primer colisión existe formación de apenas una molécula de HCl. La segunda molécula se formará en la segunda colisión.

Colisión Vertical

Observe que la molécula de H2 se aproxima de la molécula de Cl2 con mucha velocidad. Enseguida, se chocan violentamente formando dos moléculas de HCl que se alejan enseguida.La primera colisión forma el complejo activado (dos moléculas de HCl). Esta colisión sucede con mucha velocidad y por tanto más rápida y más efectiva. Torna la reacción química más rápida.El estado intermedio de reacción, donde se forma el complejo activado es un estado de transición donde hay un alto valor de energía involucrado.El complejo activado es la especie química con mayor valor energético en toda la reacción química que tiene vida muy corta.ENERGÍA DE ACTIVACION (Eat)Es la energía mínima que los reactivos precisan para que inicie la reacción química. Esta energía mínima es necesaria para la formación del complejo activado.Cuanto mayor la energía de activación, más lenta es la reacción porque aumenta la dificultad para que el proceso suceda.Cuanto menor la energía de activación, menor la barrera de energía, más colisiones efectivas y por tanto una reacción más rápida.La energía de activación varía de acuerdo con el tipo de reacción química. En las reacciones endotérmicas ella es mayor que en las exotérmicas.

ENERGÍA DE ACTIVACIÓN.Esta energía mínima para el acontecimiento de la reacción

es llamada como energía de activación.La formación de los productos a partir de los reactivos es un

proceso gradual en que los enlaces de los reactivos son rotos en paralelo con la formación de los enlaces de los productos. Este estado intermedio en que algunos enlaces están semi-rotos y otros semi-formados es conocido como “complejo activado”.

Otra exigencia para la formación del complejo activado es que las moléculas reactivan colisiones con orientación favorable a la formación del mismo

Colisiones con energía y orientaciones adecuadas a la formación del complejo activado, son llamadas como colisiones efectivas. Estos son los principios básicos de la Teoría de Colisión.

4)¿Debemos prescindir de los fertilizantes?Impacto socio económico y ambiental de la

producción y uso de los fertilizantes:

IMPACTO AMBIENTAL

1. La perdida de fertilidad de los suelos, los fertilizantes debido al uso excesivo de estos degradan los suelos haciéndolo salinos, esto se da a largo plazo pero al final se pierde la fertilidad dejándolo inutiliza le para la agricultura en un futuro.  

2. La contaminacion de ríos superficiales o subterráneos cerca a la zona al cultivo donde se usan estos fertilizantes, los fertilizantes provocan eutrofizacion en estos, es decir el crecimiento de algas de forma acelerada debido a la presencia de nutrientes como fosfatos y nitratos encontrados comúnmente en estos fertilizantes, este crecimiento de algas absorbe el oxigeno de los ríos y mares dejando casi nada para los demás seres vivo como peces y otras especies vegetales. 

3. La perdida de biodiversidad en la microfauna presente en los cultivos, se sabe que los fertilizantes eliminan a los seres malignos para el cultivo, pero también eliminan su vez a seres benéficos para estos haciéndolos desaparecer también del ecosistema. 

4. Los fertilizantes también alteran la genética de los seres vivos, suena poco creíble pero es cierto, los seres vivos que son el objetivo de cierto fertilizante a largo plazo se vuelven inmunes a estos obligando usar mas de lo necesario y así sucesivamente, esto contribuye en parte a la perdida de diversidad biológica.

IMPACTO ECONOMICOLos fertilizantes ayudan a reducir el

tiempo de maduración de los sembradíos lo cual ayuda a que el proceso sea mas rápido y mas productivo para así producir y ganar mas.

BIBLIOGRAFIAINTERNET paginas como:FERTISYSTEMMitreyelcampoIngeniero ambientalBdigitalzamoranoINTEGRANTES:FERNANDEZ DE LA CRUZ KEVIN AXELDANIEL VIZCAYA DURANEMMANUEL ARIAS