FERTILIZANTES: PRODUCTOS QUÍMICOS ESTRATÉGICOS

1) ¿Qué importancia tiene la industria de los fertilizantes en México?

Los Fertilizantes proveen los nutrientes que los cultivos necesitan. Con los fertilizantes se pueden producir más alimentos y cultivos comerciales, y de mejor calidad. Con ayuda de los fertilizantes se puede mejorar la baja fertilidad de los suelos que han sido sobreexplotados.Hay dos tipos de fertilizantes, los químicos y los orgánicos.•Fertilizantes orgánicos.Los abonos orgánicos son todos aquellos residuos de origen animal y vegetal de los que las plantas pueden obtener importantes nutrientes; el suelo, con la descomposición de estos abonos, se enriquece con carbono orgánico y mejora sus propiedades físicas, químicas y biológicas.Entre los abonos orgánicos se incluyen los estiércoles, compostas, vermicompostas, abonos verdes, residuos de cosechas, residuos orgánicos industriales, aguas negras y sedimentos orgánicos. Los abonos orgánicos son muy variables en sus características físicas y químicas, principalmente en el contenido de nutrimentos.Los abonos orgánicos son productores de humus y enriquecen al suelo con este componente cambiando las propiedades y características del pH.

Por los efectos favorables que los abonos orgánicos proporcionan al suelo, se podría decir que éstos deben ser imprescindibles en el uso y manejo de este recurso para mejorar y mantener su componente orgánico, sus características de una entidad viviente, su fertilidad física, química y biológica, y finalmente su productividad.

• Fertilizantes inorgánicos o químicos.

Los fertilizantes se aplican para subsanar las deficiencias de nutrimentos primarios, secundarios y con menor frecuencia para micronutrimentos . Las deficiencias se pueden diagnosticar visualmente; sin embargo, se deben confirmar con un análisis químico de la planta ya que otros problemas se pueden confundir con carencias nutrimentales.

2)¿Cómo se sintetizan los fertilizantes químicos?

Una de las estrategias utilizadas para optimizar económica y técnicamente la

industria de los fertilizantes es construir una cadena productiva, donde en plantas

industriales vecinas se produzcan diversas sustancias que estén relacionadas en

sus procesos ya que unas son materias primas de otras más complejas, siendo

recomendable que el inicio de la cadena tenga como materias primas sustancias

naturales como aire, agua, minerales, etc.

Producción de fertilizantes nitrogenados

• Los fertilizantes nitrogenados más comunes son: amoníaco anhidro, urea (producida con amoníaco y dióxido de carbono), nitrato de amonio (producido con amoniaco y ácido nítrico), sulfato de amonio (fabricado en base a 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.

• FETILIZANTES FOSFATADOS

• 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 di amónico. 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.

Tipos de reacción: Síntesis y neutralización • "La reacción por la cual se obtiene una sal (neutra), se la denomina REACCION DE NEUTRALIZACION"

veamos algunos ejemplos:

El vinagre contiene Ac acetico si quisieramos neutralizarlo, tendriamos que agregar una base como es el NaOH la reaccion seria:

HAc + NaOH -------- NaAc + H2O

HAc le vamos a llamar al acido acetico y NaAc es el acetato de sodio (que es una sal)

La sosa caustica contiene NaOH si quisieramos neutralizarla podriamos utilizar ac. cloridrhico (HCl) la reaccion seria:

NaOH + HCl -------- NaCl + H2O

Formariamos cloruro de sodio o sal de mesa.

Las reacciones de sintesis son mas complejas, pues se refiere a productos atraves de productos mas pequeños, casi siempre aditivos a la molecula final veamos algunos ejemplos:

por ejemplo la oxidacion de los metales que es un fenomeno no deseado:

Fe + O2 -------------------- Fe2O3

Se forma el oxido de fierro III

algunas veces se intercambian atomos como en el caso siguiente:

Sodio metalico 2 Na(0) + 2H2O ------------- 2 NaOH + 2H (g)

si observas el Na se adiciono aunque se libero H2 en forma de gas.

Definición y propiedades de ácidos y bases• Teoría acido base según arrhenius:Él 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• Reaccionan con los compuestos llamados bases (contienen iones hidróxido, OH-) formando agua y

compuestos llamados sales. La sal que se forma está compuesta por el ion metálico de la base y el ion no metálico del ácido. Casi todas las sales son sólidos cristalinos de alto punto de fusión y de ebullición.

• La reacción de un ácido con una base se llama neutralización. Si se mezclan las cantidades correctas de ácidos y bases, se pierden sus propiedades originales. El producto de reacción tiene un sabor que no es agrio ni amargo, sino salado. Se produce una sal y agua cuando un ácido neutraliza una base.

• Arrhenius propuso que las propiedades características de los ácidos con en realidad propiedades del ion hidrógeno, H+, y que los ácidos son compuestos que liberan iones hidrógeno en las soluciones acuosas.

• Arrhenius y otros científicos reconocían en términos generales que las bases (también llamadas álcalis) son sustancias que, en solución acuosa,

• Tienen un sabor amargo.• Se sienten resbalosas o jabonosas al tacto.• Hacen que el papel tornasol cambie de rojo a azul.• Reaccionan con lo ácidos formando agua y sales.• Arrhenius explicó que estas 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.

• Acidos y bases de Arrhenius:• Los ácidos liberan iones hidrógeno en agua.• Las bases liberan iones hidróxido en agua.

• Las definiciones de Bronsted - Lorwy son,• 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-

• Aún se contempla la presencia de hidrógeno en el ácido, pero ya no se necesita un medio acuoso: el amoníaco líquido, que actúa como una base en una disolución acuosa, se comporta como un ácido en ausencia de agua cediendo un protón a una base y dando lugar al anión (ion negativo) amida:

• NH3 + base NH2- + base + 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. En forma de ecuación química, la siguiente reacción de Acido (1) con Base (2)

• Ácido (1) + Base (2) Ácido (2) + Base (1)• se produce al transferir un protón el Ácido (1) a la Base (2). Al perder el protón, el Ácido (1) se

convierte en su base conjugada, Base (1). Al ganar el protón, la Base (2) se convierte en su ácido conjugado, Ácido (2). La ecuación descrita constituye un equilibrio que puede desplazarse a derecha o izquierda. La reacción efectiva tendrá lugar en la dirección en la que se produzca el par ácido-base más débil. Por ejemplo, HCl es un ácido fuerte en agua porque transfiere fácilmente un protón al agua formando un ion hidronio:

• HCl + H2O H3O+ + Cl-

• En este caso el equilibrio se desplaza hacia la derecha al ser la base conjugada de HCl, Cl-, una base débil, y H3O+, el ácido conjugado de H2O, un ácido débil.

• Al contrario, el fluoruro de hidrógeno, HF, es un ácido débil en agua y no transfiere con facilidad un protón al agua:

• HF + H2O H3O+ + F-• Este equilibrio tiende a desplazarse a la izquierda pues H2O es una base más débil que F- y HF es un

ácido más débil (en agua) que H3O+. La teoría de Brønsted y Lowry también explica que el agua pueda mostrar propiedades anfóteras, esto es, que puede reaccionar tanto con ácidos como con bases. De este modo, el agua actúa como base en presencia de un ácido más fuerte que ella (como HCl) o, lo que es lo mismo, de un ácido con mayor tendencia a disociarse que el agua:

• HCl + H2O H3O+ + Cl-• El agua también actúa como ácido en presencia de una base más fuerte que ella (como el amoníaco):• NH3 + H2O NH4+ + OH-

Reversibilidad y equilibrio en las reacciones químicas acido-base para obtener un fertilizante

• Todos los proyectos de producción de fertilizantes requieren la transformación de compuestos que proporcionan los nutrientes para las plantas: nitrógeno, fósforo ypotasio, sea individualmente (fertilizantes "simples"), o en combinación (fertilizantes "mixtos"). 5

• 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. Los fertilizantes nitrogenados más comunes son:amoníaco anhidro, urea (producida con amoníaco, 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 CaMg (CO3)2 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 soncloruro 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.

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

Y también, debemos saber que en química, la energía de disociación de enlace o D0, es una medida de la fuerza de un enlace químico. Se define como el cambio de entalpía estándar cuando un enlace se escinde por homólisis, con reactivos y productos de la reacción homólisis a 0 K.

Primero que nada, debemos de entender que es la energía de ionización:Es el 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 velocidad con que reaccionan las sustancias dependerá de que los choques entre partículas (átomos, iones o moléculas) sean efectivos; esto es, deben tener la energía necesaria para reaccionar.

•Aumentando la temperatura. Según la teoría cinética molecular a mayor temperatura las partículas se desplazan más rápido propiciando los choques entre ellas•Aumentando la concentración. Cuanto mayor sea la concentración de los reactivos mas rápida será la reacción pues habrá más posibilidades de que las partículas se encuentren y choquen.•Aumentando el grado de división. Al aumentar su grado de división mas superficie entra en contacto con la otra sustancia para reaccionar•El uso de catalizadores. Los catalizadores son sustancias que alteran la velocidad de reacción (aumentando o disminuyendo) pero si formar parte de la reacción.•Presión. En algunos casos, como son las reacciones en estado gaseoso, la concentración de los reactivos se logra aumentando la presión, con lo que disminuye el volumen. Asi que también podemos considerarlo como un determinante en la velocidad.

Aun dicho esto, podemos conocer varios factores externos que también influirán en la velocidad de la reacción:

La teoría de colisiones es un modelo para explicar los mecanismos de las reacciones químicas

Según esta teoría para que se produzca una reacción deben cumplirse tres condiciones:•Las moléculas de los reactivos tienen que chocar entre sí.•Estos choques deben de producirse con energía suficiente de forma que se puedan romper y formar enlaces químicos.•En el choque debe haber una orientación adecuada para que los enlaces que se tienen que romper y formar estén a una distancia y posición viable

La energía que se usa en este proceso, se llama energía de activación. Y 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 trasnacional, vibracional, etcétera de cada molécula.

El equilibrio químico es un estado en el que no se observan cambios visibles en el sistema.

Existen diversos factores capaces de modificar el estado de equilibrio en un proceso químico, como son: la temperatura, la presión(afectando al volumen) y las concentraciones.

Efecto de la temperaturaEs la única variable que, además de influir en el equilibrio, modifica el valor de su constante.Si una vez alcanzado el equilibrio se aumenta la temperatura, el sistema se opone a ese aumento de energía calorífica desplazándose en el sentido que absorba calor; es decir, hacia el sentido que marca la reacción endotérmica.

Efecto de la presiónSi aumenta la presión la reacción se desplazará hacia donde exista menor número de moles gaseosos, para así contrarrestar el efecto de disminución de volumen, y viceversa.

Efecto de las concentracionesUn aumento en 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 equilibrio se desplace hacia la formación de reactivos, y viceversa en el caso de que se disminuya.

Las condiciones en que se desarrolla una reacción química son variables. Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da la reacción química.

4)¿Debemos prescindir de los fertilizantes?

Como bien los fertilizantes son de suma importancia para la producción de mejores cultivos también hay que tener en cuenta que los fertilizantes químicos son contaminantes para el suelo y éstos pueden llegar a dejar al suelo infértil si se aplican demasiados.

http://www.sagarpa.gob.mx/desarrolloRural/Documents/fichasaapt/Uso%20de%20Fertilizantes.pdf

http://www.sagarpa.gob.mx/desarrolloRural/Documents/fichasCOUSSA/Abonos%20organicos.pdf

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

http://www.mcgraw-hill.es/bcv/tabla_periodica/defi/definicion_potencial_energia_ionizacion.htmlhttp://centrodeartigos.com/articulos-utiles/article_105451.htmlhttp://www.ecured.cu/index.php/Energ%C3%ADa_de_activaci%C3%B3n

http://www.ehowenespanol.com/reaccion-quimica-fertilizantes-fosfato-suelos-hechos_88048/

http://www.ehowenespanol.com/reaccion-quimica-fertilizantes-fosfato-suelos-hechos_88048/

http://redagricola.com/reportajes/nutricion/novedades-en-fertilizantes-nitrogenados

http://www.slideshare.net/Apuntes-fca/fertilizantes-nitrogenados-11195302

http://qimik5010.blogspot.mx/2011/12/produccion-de-fertilizantes.html

http://www.infoaserca.gob.mx/claridades/revistas/221/ca221-25.pdf