Фосфорные удобрения

 

Министерство аграрной политики Украины

Харьковский национальный аграрный университет им. В.В.Докучаева

 

 

 

 

Кафедра: Агрохимии

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

на  тему: Фосфорные удобрения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                        

 

 

 

                                                                        Выполнил: Студент Факультета

                                                                       Защиты растений

                                                                       III курса III группы

                                                                       

                                                                        Проверил: Зализовский В.С.

 

 

 

 

 

 

Харьков - 2012

 

Фосфорные удобрения

  Фосфор с греческого “светоносный”.

Химический знак элемента - Р. Строение внешнего электронного слоя атома 3s²3p³, характеризуется как неметалл. Фосфор - химический элемент V группы периодической системы Менделеева, порядковый номер 15, относительная атомная масса 30,97376.

 

Распространенность в  природе

 

Массовая доля фосфора  в земной коре составляет 0,1%. Из природных  соединений фосфора самым важным является ортофосфат кальция Са₃(РО₄)₂, который в виде минерала фосфорита иногда образует большие залежи. Часто встречается так же минерал апатит Са₅(F,Cl)(PO4)₃. Фосфор, как и азот, необходим для всех живых существ, так как он входит в состав некоторых белков как растительного, так и животного происхождения. В растениях фосфор содержится главным образом белках семян, в животных организмах – в белках молока, крови, мозговой и нервной тканей. Кроме того большое количество фосфора содержится в костях позвоночных животных в основном в виде соединений 3Са₃(РО₄)₂ Са(ОН)₂ и 3Са₃(РО₄)₂ СаСО₃ Н₂О. В виде кислотного остатка фосфорной кислоты фосфор входит в состав нуклеиновых кислот – сложных органических полимерных соединений, содержащихся во всех живых организмах. Эти кислоты принимают непосредственное участие в процессах передачи наследственных свойств живой клетки.

 

Свойства

     Фосфор образует несколько аллотропных модификаций, которые заметно различаются по свойствам.

Белый фосфор  получается в твердом состоянии при быстром охлаждении паров фосфора; его плотность 1,83 г/см³.  В чистом виде белый фосфор совершенно бесцветен и прозрачен. На холоду белый фосфор хрупок, но при температуре выше 15 градусов цельсия становится мягким и легко режется ножом.

На воздухе белый  фосфор быстро окисляется и при этом светится в темноте. Уже при слабом нагревании, для чего достаточно простого трения, фосфор воспламеняется и сгорает, выделяя большое количества теплоты. Фосфор может и самовоспламениться н6а воздухе вследствие выделения теплоты при окислении. Чтобы защитить белый фосфор от окисления, его сохраняют под водой. В воде белый фосфор нерастворим; хорошо растворяется в сероуглероде. Высокая химическая активность белого фосфора объясняется сравнительно невеликой прочностью связи между атомами в этих молекулах.

Белый фосфор – сильный  яд, даже в малых дозах действующий  смертельно.

Если белый фосфор долго нагревать без доступа  воздуха при 250-300 градусов Цельсия, то он превращается в другое видоизменение  фосфора, имеющее красно-фиолетовый цвет и называемое красным фосфором. Такое же превращение происходит, но только очень медленно, под действие света.

Красный фосфор по своим свойствам резко отличается от белого: он очень медленно окисляется на воздухе, не светится в темноте, загорается только при 260 градусах Цельсия, не растворяется в сероуглероде и неядовит. Плотность красного фосфора составляет 2,0 – 2,4 г/см³. Переменное значение плотности обусловлено тем, что красный фосфор состоит из нескольких форм. Их структура не вполне выяснена, однако известно, что они являются полимерными веществами.

При сильном нагревании красный фосфор, не плавясь, испаряется (сублимируется). При охлаждении паров  получается черный фосфор.

Черный фосфор образуется из белого при нагревании его до 200-220 градусов Цельсия под очень  высоким давлением. По виду он похож  на графит, жирен на ощупь, и тяжелее  других видоизменений; его плотность равна 2,7 г/см³.  Черный фосфор не ядовит, не растворяется в сероуглероде, является полупроводник.      

 

Диаграмма состояния  фосфора:

    P

 

                                                                                                                                                                  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       

 

 

                                                                                                                                          Ж

 

 

 

   P₁

                                                                                                             

                                                                                                               43,1 атм.         

 

                                                                                                                                      

                                                     0,181 атм.

                                                                                                  Г

 

                                 -77          44       589,5 T,^oC

 

       Фосфор химически более активен, чем азот. Химическая активность фосфора зависит от аллотропной модификации, в которой он находится. Так, наиболее активен белый фосфор, а наименее активен черный фосфор.

     1. Взаимодействие с простыми веществами - неметаллами. Фосфор может реагировать со многими неметаллами: кислородом, серой, галогенами,  с водородом фосфор не реагирует. В зависимости от того, находится фосфор в избытке или недостатке, образуются соединения фосфора (III) и (V), например:

2P + 3Br2 = 2PBr3  или 2P + 5Br2 = 2PBr5

      2. Взаимодействие с металлами. При нагревании фосфора с металлами образуются фосфиды:

3Mg + 2P = Mg₃P2

Фосфиды некоторых металлов могут разлагаться водой с  образованием газообразного фосфина PH3:

Mg3P2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2PH3

Фосфин PH3 по химическим свойствам похож на аммиак NH3.

Получение и применение

     Фосфор в промышленности получают из фосфата кальция Ca₃(PO₄)₂, который выделяют из фосфоритов и апатиты. Метод получения основан на реакции восстановления Ca₃(PO₄)₂ до фосфора.

     В качестве  восстановителя соединений фосфора  используют кокс (углерод). Для связывания  соединений кальция в реакционную  систему добавляют кварцевый  песок SiO₂. Процесс проводят в электропечах  (производство относят к электротермическим). Реакция протекает по уравнению:

Ca₃(PO₄)₂+ 3SiO₂ + 5C = 3CaSiO₃ + 2P + 5CO

Фосфор выделяется в  виде паров, которые конденсируются в приемнике под водой.

Применение фосфора  весьма разнообразно. Большое количество его расходуется на производство спичек.

Кроме спичечного производства, фосфор применяется в металлургии. Он используется для получения некоторых  полупроводников – фосфида галлия GaP, фосфида индия InP. В состав других полупроводников он вводится в очень небольших количествах в качестве необходимой добавки.

При горении фосфора  образуется густой белый дым; поэтому  белым фосфором снаряжают боеприпасы, предназначенные для образования  дымовых завес. Большое количество фосфора идет на производство фосфорорганических препаратов, к числу которых относятся  весьма эффективные средства уничтожения  насекомых=вредителей.

                                                 Фосфорные удобрения 
         

      Фосфор усиливает способность клеток удерживать воду и этим повышает устойчивость растений против засухи и низких температур. 
         При достаточном питании, фосфор ускоряет переход растений из вегетативной фазы в пору плодоношения. Фосфор положительно влияет на качество плодов — способствует увеличению в них сахара, жиров, белков. При недостатке фосфора возникает опасность нарушения белкового обмена — растения плохо усваивают азотные удобрения. 
         Особенно чувствительны к недостатку фосфора однолетние растения. Повышенное количество фосфора необходимо в начале роста растения, когда появляются проростки и всходы, а также при вступлении растения в пору плодоношения. 
         Фосфорные удобрения лучше вносить в смеси с перегноем, а на сильнокислых почвах для улучшения питания растений необходимо провести известкование.

Фосфорные удобрения  производят из фосфата кальция, который  входит в состав природных фосфоритов и апатитов. Но природные соединения фосфора содержат фосфор в виде нерастворимого среднего фосфата Ca₃(PO₄)_2,  который плохо усваивается растениями.

 Простейшее фосфорное  удобрение - фосфоритная мука представляет собой перемолотый фосфорит Ca₃(PO₄)₂. Это удобрение труднорастворимо,  оно может усваиваться растениями только на кислых почвах.

  Действием серной  кислоты на фосфат кальция  получают простой суперфосфат, основным компонентом которого является дигидрофосфат кальция Ca(H₂PO₄)₂. Это - растворимое вещество, и оно хорошо усваивается растениями. Метод получения простого суперфосфата основан на реакции

Ca₃(PO₄)₂+ 2H₂SO₄ = Ca(H₂PO₄)₂+ 2CaSO₄

     Кроме основного компонента суперфосфат содержит до 50% сульфата кальция, который является балластом. Для повышения содержания фосфора в удобрении проводят обработку фосфорита фосфорной кислотой:

Ca₃(PO₄)₂+ 4H₃PO₄ = 3Ca(H₂PO₄)₂

     Получаемое удобрение называется двойным суперфосфатом. Еще одно фосфорное удобрение с высоким содержанием фосфора - преципитат CaHPO₄·2H₂O.

     Высококонцентрированные  фосфорные удобрения приготавливают  на основе суперфосфорной кислоты - смеси полифосфорных кислот H₄P₂O₇, H₅P₃O₁₀, H₆P₄O₁₃ и др. Эти кислоты образуются при нагревании фосфорной кислоты H₃PO₄ в вакууме.

     При взаимодействии  полифосфорных кислот с аммиаком  образуются полифосфаты аммония,  которые используются как комплексные  азотно-фосфорные удобрения.

     Вместе  с азотом фосфор входит в  состав некоторых других комплексных  удобрений, например аммофоса, нитрофоска и др.

Аммофос получают путем взаимодействия фосфорной кислоты с аммиаком. В зависимости от степени нейтрализации образуется моноаммонийфосфат  NH₄H₂PO₄ или диаммонийфосфат  (NH₄)₂HPO_4.                       

Нитрофоска – тройное удобрение, содержащее азот, фосфор и калий. Получают нитрофоску сплавлением гидрофосфата  аммония, нитрата аммония и хлорида (или сульфата) калия.

                  Применение фосфорных удобрений

 

      С урожаем выводится около двух третей фосфора, захваченного сельскохозяйственными культурами из почвы. Эти потери также восстанавливают путем внесения в почву минеральных удобрений.

Необходимый состав вносимого  удобрения и его эффективность  зависят от характеристик почвы, например, рН, но растворимость фосфатных удобрений определяет время, за которое происходит его усвоение растениями, и долю усвоенного фосфора, которая обычно мала и составляет около 20%.

           Суперфосфат двойной - гранулированное минеральное фосфорное удобрение. Суперфосфат получают разложением апатитового концентрата фосфорной кислотой, удобрение не содержит серы.

Основной состав суперфосфата включает 43% фосфора, в том числе  до 6,5 % в форме свободной фосфорной  кислоты. Удобрение применяется  на любых почвах преимущественно  для основного внесения, может  использоваться для подкормок. Особенно эффективно на щелочных и нейтральных  почвах. Дозы внесения двойного суперфосфата при использовании в сельском хозяйстве устанавливаются агрохимической службой с учетом обеспеченности почвы питательными элементами и  биологическими особенностями культур.

Двойной суперфосфат  обладает хорошими физико-химическими  свойствами, широко используется как  фосфорный компонент в приготовлении  тукосмеси, а также как химическое сырье в промышленности.

 

Физико-химический состав

Наименование  показателей	Норма
Массовая  доля усвояемых фосфатов Р2О5, %	43
Массовая  доля свободной кислоты Н3РО4, %	6,5
Массовая  доля воды, %	3
Гранулометрический  состав: - менее 1 мм, % - от 1 до 4 мм, % - менее 6 мм, %	3 90 100
Статическая прочность гранул, Мпа (кгс/см2)	3,0 (30)
Сыпучесть, %	100