Universidad Nacional Autónoma de México

Colegio de Ciencias y HumanidadesPlantel Naucalpan

Fertilizantes: Productos Químicos Estratégicos

Elaboro. Kimberly Matamoros García Jose Luis Martinez Uresti Omar Reyes Flores

Fertilizantes:Productos Químicos

Estratégicos

¿Que importancia tiene la industria de los fertilizantes en México?*UN FERTILIZANTE ES UNA SUSTANCIA O MEZCLA QUÍMICA NATURAL O SINTÉTICA, UTILIZADA PARA ENRIQUECER EL SUELO Y CON ESO FAVORECER EL CRECIMIENTO DE LOS VEGETALES, LAS PLANTAS NO NECESITAN COMPUESTOS COMPLEJOS COMO PODRÍAN SER LAS VITAMINAS O LOS AMINOÁCIDOS, ESENCIALES EN NUESTRA NUTRICIÓN, PUES SINTETIZAN TODOS LOS QUE PRECISAN. SIN EMBARGO EXIGEN UNA SERIE DE ELEMENTOS, (TALES COMO EL NITRÓGENO, EL POTASIO Y EL FÓSFORO,)QUE DEBEN PRESENTARSE EN UNA FORMA QUÉ LA PLANTA PUEDA ABSORBER ( A TRAVÉS DE LAS RAÍCES, LAS HOJAS).

Clasificación de los fertilizantes

ORGANICOS

Los abonos orgánicos son

todos aquellos residuos de

origen vegetal y animal de las

que las plantas pueden

obtener importantes

cantidades de nutrimentos, el

suelo con la descomposición

de estos abonos, se ve

enriquecido con carbono

orgánico y mejora sus

características físicas químicas

y biológicas

Los abonos orgánicos muestran las

siguientes ventajas sobre los químicos:

1. Mayor efecto residual.

2. Aumento en la capacidad de retención de

humedad del suelo a través de su efecto

sobre la estructura (granulación y estabilidad

de agregados), porosidad y la densidad

aparente.

3. Reducción de la erosión de los suelos, al

aumentar la resistencia de los agregados a la

dispersión por el impacto de las gotas de

lluvia y al reducir el escurrimiento

superficial.

4. Favorece el desarrollo y las actividades de

las poblaciones de microorganismos en el

suelo

INORGANICOS Los fertilizantes inorgánicos son los mas conocidos en

el mercado por la gran efectividad que suelen surtir sobre los cultivos aunque los mismos suelen tener precios muy elevados para personas comunes o grandes empresas.

Si bien los fertilizantes orgánicos son más baratos que los fertilizantes inorgánicos, los orgánicos no suelen tener en su totalidad o la cantidad necesaria para que los cultivos crezcan como es deseado por los productores.

Estas propiedades agregadas en los inorgánicos ayudan a la producción de los cultivos en gran cantidad lo cual es muy importante por la oferta demanda que en estos días en muy vigente entre la mayoría de las naciones del mundo en donde abunda el consumismo.

Loa fertilizantes inorgánicos, los cuales son muy utilizados por los productores, suelen tener junto a las propiedades benéficas, algunas complicaciones que no son tenidas en cuenta por los productores. Esto podría causar graves daños a la distancia en la naturaleza y el medio ambiente.

Importancia de la producción de fertilizantes para abastecer de alimentos a la creciente población humana

El reconocimiento de la importante contribución de los fertilizantes en el incremento

de las producciones agrícolas, y en consecuencia en la producción de alimentos,

fibras e incluso de energía, contrasta severamente con el carácter negativo de las

informaciones que se vienen vertiendo actualmente sobre la utilización de

fertilizantes en las explotaciones agrarias por parte de amplios sectores de la

opinión pública, e incluso desde algunas entidades públicas y privadas.

El importante incremento de la población mundial en los últimos años viene exigiendo un constante reto a la agricultura para proporcionar un mayor número de alimentos, tanto en cantidad como en calidad. Desde el inicio del siglo XIX, la población mundial se ha incrementado un 550 por cien, habiendo pasado de 1.000 millones a 6.500 millones en la actualidad, con unas previsiones de que se alcancen entre nueve y diez millones de habitantes en el año 2050. Para alcanzar el reto de poder incrementar la producción agrícola para abastecer al crecimiento de la población, únicamente existen dos factores posibles: • Aumentar las superficies de cultivo, posibilidad cada vez más limitada sobre todo en los países desarrollados, lo que iría en detrimento de las grandes masas forestales.

• Proporcionar a los suelos fuentes de nutrientes adicionales en formas asimilables por las plantas, para incrementar los rendimientos de los cultivos. Esta opción es posible mediante la utilización de fertilizantes minerales, con cuya aplicación racional se ha demostrado, en los ensayos de larga duración, el gran efecto que ha tenido en el incremento de los rendimientos de las cosechas, obteniendo a su vez productos con mayor calidad. Los fertilizantes, utilizados de forma racional, contribuyen a reducir la erosión, acelerando la cubierta vegetal del suelo y protegiéndolo de los agentes climáticos.

 

 2) ¿Cómo se sintetizan los fertilizantes químicos? Como es la producción de fertilizantes nitrogenados y fosfatados.-Recursos de

producción (materias primas sintéticas o naturales) NITROGENADOS: 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 nitro sulfató amónico. Anódicos, como la cianamida cálcica y la urea. Proteínicos, procedentes de materia orgánica vegetal o animal. 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.

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) Reacciones de Síntesis: Dos elementos químicos se combinan para formar un compuesto: A+B AB

EJEMPLOS:

i) N2 + 3H2 2NH3

ii) 2Ca + O2 2CaO

iii) 2Mg + O2 2MgO

Reacciones de Neutralización: Consisten en la neutralización de un ácido o una base, mediante la utilización de una base o un ácido, respectivamente: Ácido Base Sal+H2O

EJEMPLOS:

i) HCl + NaOH NaCl + H2O

ii) H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2H2O

Definición y propiedades de acido bases La definición de ácidos y bases ha ido modificándose con el tiempo. Al principio Arrhenius fue quien clasifico a los ácidos como aquellas sustancias que son capaces de liberar protones (H+) y a las bases como aquellas sustancias que pueden liberar iones OH-

.  Esta teoría tenía algunas limitaciones ya que algunas sustancias podían comportarse como bases sin tener en su molécula el ion OH-. Por ejemplo el NH3. Aparte para Arrhenius solo existía el medio acuoso y hoy es sabido que en medios distintos también existen reacciones ácido-base.

Brönsted y Lowry posteriormente propusieron otra teoría en la cual los ácidos y bases actúan como pares conjugados. Ácido es aquella sustancia capaz de aportar protones y base aquella sustancia capaz de captarlos. No tiene presente en su definición al ion OH-.

Simbólicamente:

AH  +  H2O   —->   A- +  H3O+

El AH es el ácido, (ácido 1) de su base conjugada A- (base 1) y el agua (base 2) es la base de su ácido conjugado H3O+ (ácido 2).

El pH abreviatura, es un parámetro muy usado en química para medir el grado de acidez o alcalinidad de las sustancias. Esto tiene enorme importancia en muchos procesos tanto químicos como biológicos. Es un factor clave para que muchas reacciones se hagan o no. Por ejemplo en biología las enzimas responsables de reacciones bioquímicas tienen una actividad máxima bajo cierto rango de pH. Fuera de ese rango decae mucho su actividad catalítica. Nuestra sangre tiene un pH entre 7,35 y 7,45. Apenas fuera de ese rango están comprometidas nuestras funciones vitales. En los alimentos el pH es un marcador del buen o mal estado de este. Por lo expuesto el pH tiene enormes aplicaciones.La escala del pH va desde 0 hasta 14. Los valores menores que 7 indican el rango de acidez y los mayores que 7 el de alcalinidad o basicidad. El valor 7 se considera neutro. Matemáticamente el pH es el logaritmo negativo de la concentración molar de los iones hidrogeno o protones (H+) o iones hidronio (H3O).

 3) ¿Cómo modificar el equilibrio de una reacción química?  

ENERGIA DE IONIZACION Energía de Ionización: se define como la

cantidad mínima de energía que hay que suministrar a un átomo neutro gaseoso y en estado fundamental para arrancarle el e- enlazado con menor fuerza, es decir, mide la fuerza con la que está unido el e- al átomo.

Es una energía muy elevada para los gases nobles y es necesaria una mayor cantidad de energía.Las energías de ionización pequeña indican que los e- se arrancan con facilidad.A medida que aumenta n el e- está más lejos del núcleo, la atracción es menor y por lo tanto, la energía de ionización es menor.

En el mismo periodo aumenta la carga nuclear y la energía de ionización tiene valores más grandes.

disociación de enlace

En química la energía de la disociación de enlace, es una medida de la fuerza de enlace en un enlace químico Se define como el cambio de entalpia cuando se rompe un enlace por hemólisis con los reactivos y productos de la reacción de hemólisis a 0K (cero absoluto). Así, la energía de disociación de enlace de uno de los enlaces C-H en el etano (C2H6) está definido por el proceso:

CH3CH2-H → CH3CH2 + H

D0 = ΔH = 101,1 kcal/mol (423.0 kJ/mol)

Factores que afectan la rapidez de una reacción química: Temperatura :al incrementar la temperatura las moléculas presentan mayor

movimiento y chocan entre si y la velocidad de reacción es mas rápida

Concentración : Esta se debe calcular de forma estequiometria, ya que la velocidad de la reacción esta en función de la concentración de los reactivos.

Presión: En 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.

Superficie de contacto:Si en una reacción interactúan reactivos en distintas fases, su área decontacto es menor y su velocidad también es menor. En cambio, si el áreade contacto es mayor, la velocidad es mayor.

A mayor superficie de contacto, mayor velocidad de reacción. La superficiede contacto determina el número de átomos y moléculas disponibles parala reacción. A mayor tamaño de partícula, menor superficie de contactopara la misma cantidad de materia.

Un dado de hierro que se sumerge en un ácido sólo reaccionará por lazona expuesta al ácido, es decir por el exterior. Si partimos ese dado endos tendremos ahora una nueva superficie a exponer y si seguimospartiendo los trozos tendremos cada vez más superficie que se puedaexponer al ácido y por tanto aumentaremos la velocidad de reacción.

Por tanto, cuanto más finamente dividido están los reactivos más rápida será la reacción. Por tanto también podemos afirmar que las reacciones serán más rápidas en estado líquido y más aún en estado gaseoso

Catalizadores: La rapidez de muchas reacciones se puede aumentar

agregando una sustancia que se conoce comocatalizador.Para que se lleve a cabo una reacción química esnecesario un cierto nivel de energía, esto se conocecomo energía de activación.Un catalizador acelera la velocidad de la reaccióndisminuyendo la energía de activación y sin modificarel producto y sin ser consumido durante la reacción

Teoría de las colisiones La 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.

Hay dos tipos de colisiones:

Horizontal – Colisión más lenta

Vertical – Colisión más rápida, colisión efectiva

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 activación La Energía de activación: es la energía que necesita un sistema antes de poder

iniciar un determinado proceso. La energía de activación suele utilizarse para denominar la energía mínima necesaria para que se produzca una reacción química dada. Para que ocurra una reacción entre dos moléculas, éstas deben colisionar en la orientación correcta y poseer una cantidad de energía mínima. A medida que las moléculas se aproximan, sus nubes de electrones se repelen. Esto requiere energía (energía de activación) y proviene del calor del sistema, es decir de la energía traslacional, vibracional, etcétera de cada molécula.

EJEMPLOS:

Energía térmica:  se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia. Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura.

Energía Eléctrica

Energía química

Se divide en:

La producida por la naturaleza, como pueden ser los rayos.

La producida por el hombre, la cual, puede ser:

Calentamiento por resistencia.

Calentamiento dieléctrico.

Calentamiento por inducción.

Calentamiento por corrientes de fuga.

Calentamiento por arco eléctrico.

Calentamiento por electricidad estática.

La Energía química es la que se produce en las reacciones químicas. Una pila o una batería poseen este tipo de energía. Ej.: La que posee el carbón y que se manifiesta al quemarlo.

Energía Mecánica Energía Nuclear

se genera al romperse el núcleo de los átomos generando calor EJEMPLO fusión y fisión nuclear (dan calor y generan electricidad en los generadores por calentamiento y reflejo de los líquidos refrigerantes

La energía mecánica es la capacidad que tiene un cuerpo o conjunto de cuerpos de realizar movimiento, debido a su energía potencial o cinética; por ejemplo: La energía que poseemos para correr en bicicleta (energía potencial) y hacer cierto recorrido (energía mecánica); o el agua de unas cascada (energía potencial), que al caer hacer mover las aspas de una turbina (energía mecánica)

Factores que afectan el estado de equilibrio de una reacción

Para comprender los factores que afectan o causan el desplazamiento del equilibrio químico, hay que partir del principio de Le Châtelier que Fue formulado por el químico francés Henry Louis Le Châtelier en el año de 1888 Y y que establece lo siguiente:

Principio de Le Châtelier

Este principio establece que si un sistema en equilibrio es sometido a una perturbación o una tensión, el sistema reaccionará de tal manera que disminuirá el efecto de la tensión. De acuerdo a este principio, pueden haber variaciones de concentración, cambios de temperatura o presión.

Temperatura La variación de equilibrio causada por un cambio de temperatura dependerá de si la reacción tal como esta escrita es exotérmica, o endotérmica.

Reacciones Exotérmicas Si la reacción es exotérmica se puede considerar al calor como uno de los productos, por lo que al aumentar la temperatura el equilibrio se desplaza hacia la izquierda.A  +  B  Û  AB  +  calor  Si se disminuye la temperatura, el equilibrio se desplazará hacia la derecha.

Reacciones Endotérmicas Si la reacción es endotérmica, el calor se considera como un reactivo.A  +  B  +  calor  Û  AB Por lo tanto, si se aumenta la temperatura se favorece un desplazamiento del equilibrio hacia la derecha y si se disminuye, hacia la izquierda.

Concentración Cuando la concentración de una de las sustancias en un sistema en equilibrio se

cambia, el equilibrio varía de tal forma que pueda compensar este cambio. Por ejemplo, si se aumenta la concentración de uno de los reaccionantes, el equilibrio

se desplaza hacia la derecha o hacia el lado de los productos. Si se agrega más reactivos (como agregar agua en el lado izquierdo del tubo) la reacción se desplazará hacia la derecha hasta que se restablezca el equilibrio.

 Si se remueven los productos (como quitar agua del lado derecho del tubo) La reacción se desplazará hacia la derecha hasta que se restablezca el equilibrio.

Presión  Si se aumenta la presión de un sistema en equilibrio, el equilibrio se

desplazará de forma que disminuya el volumen lo máximo posible, es decir, en el sentido que alivie la presión. Como ejemplo, considérese el efecto de triplicar la presión en el siguiente equilibrio:

Al existir dos volúmenes de gas del lado de los productos, implica que hay una mayor cantidad de moléculas de NO2 y al aumentar la presión se favorece un mayor número de colisiones entre moléculas en el lado de los productos, por lo que el equilibrio se desplaza hacia la izquierda.

Como conclusión a este experimento, observe Lo siguiente: en donde se confina NO2(g) en una jeringa y se puede observar el cambio de color entre este gas y el N2O4(g) formado.

Definir las condiciones en que se efectúan las reacciones químicas

El estado físico de los reactivos y productos puede indicarse mediante los símbolos (g), (l) y (s), para indicar los estados gaseoso, líquido y sólido, respectivamente y se suele usar (ac) para indicar que una sustancia se encuentra en disolución acuosa.

Por ejemplo:     

Las reacciones químicas se representan mediante ecuaciones químicas. Por ejemplo el hidrógeno (H2) puede reaccionar con oxígeno (O2)  para dar agua

(H20). La ecuación química para esta reacción se escribe:

2 CO(g)  +  O2(g)  ®  2 CO2(g)2 HgO(s)  ®  2 Hg(l)  +  O2(g)

2 HCl(ac)  + Zn(s)  ®  ZnCl2(ac)  +  H2(g)

4)¿Debemos prescindir de los fertilizantes?

Impacto Ambiental: En Europa, Norteamérica y otros lugares desarrollados, la agricultura y actividades relacionadas ha sido agresivamente vinculada a daños ambientales de distinta índole, y en especial por su efecto sobre la calidad de las aguas. En particular los fertilizantes y su uso y/o abuso se han asociado a fuentes no puntuales de contaminación de aguas superficiales y subterráneas. A diferencia de las fuentes puntuales de contaminación, tales como las descargas de aguas residuales domésticas o industriales, las fuentes de contaminación no puntual son difusas y no pueden recogerse y tratarse centralizadamente. La contaminación no puntual se asocia a efectos acumulativos de todas las actividades que ocurren diariamente en una cuenca.

Ejemplos típicos incluyen la erosión y el arrastre y acumulación de sedimentos provenientes de sitios de construcción, caminos, estacionamientos, tanto en áreas suburbanas como rurales. La contaminación de fuentes no puntuales se conduce sobre todo por las lluvias, que provoca que los agentes contaminantes que se han acumulado en la superficie del suelo escurran hacia las aguas superficiales (ríos, arroyos, lagos) o se lixivien hacia las aguas subterráneas. Efectos nocivos del fosforo (eutrofización) y del nitrógeno (nitratos) aluden a ambos respectivos casos.

La cadena de valor de fertilizantes ha trabajado por muchos años para asegurar que las prácticas de manejo usadas en la operación de las plantas de producción provean un lugar de trabajo seguro y ambientalmente amigable. La salud y seguridad de los trabajadores de dichas plantas y la protección del aire, del suelo y del agua son los objetivos primarios de tales prácticas de manejo. Las modernas prácticas industriales implican la educación de los trabajadores, el tratamiento y disposición de los residuos y de las aguas servidas, mejores prácticas de manejo de los materiales y mejores diseños de los sitios críticos de control de escurrimientos y potencial de derrames.

Impacto Socioeconomico: Los impactos económicos positivos para los propietarios de esta industria son

obvios: los fertilizantes son críticos para lograr el nivel de producción agrícola necesario para alimentar la población mundial, rápidamente creciente. Además, hay impactos negativos directos para el medio ambiente natural

Bibliografias: El suelo, los abonos y la fertilización de los cultivos. Libros Mundi

https://www.google.com.mx/search?q=los+fertilizantes&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=ZGSKUuy1K4Lx2AWUhIHoAw&ved=0CEIQsAQ&biw=1366&bih=666

http://www.importancia.org/?s=Fertilizantes

ftp://ftp.fao.org/agl/agll/docs/fertuso.pdf