Најважније из лекције
Биљни нутријенти: Најважнији елементи које биљке узимају преко корена у виду растворних соли су \( \text{N} \), \( \text{P} \), \( \text{K} \) и \( \text{Ca} \).
Азотна ђубрива: Амонијум-нитрат (\( \text{NH}_4\text{NO}_3 \)), КАН (смеша \( \text{NH}_4\text{NO}_3 \) и \( \text{CaCO}_3 \)), амонијум-сулфат (\( (\text{NH}_4)_2\text{SO}_4 \)) и уреа (\( \text{CO(NH}_2)_2 \), са највећим уделом азота од око \( 46{,}7\% \)).
Фосфорна ђубрива: Суперфосфат је смеша растворног \( \text{Ca(H}_2\text{PO}_4)_2 \) и гипса (\( \text{CaSO}_4 \)), добијена дејством \( \text{H}_2\text{SO}_4 \) на сирови калцијум-фосфат.
Калијумова ђубрива: Добијају се из природних руда (силвин, карналит).
Екологија: Правилно дозирање спречава еутрофикацију и загађење копнених и подземних вода.
Азотна ђубрива: Амонијум-нитрат (\( \text{NH}_4\text{NO}_3 \)), КАН (смеша \( \text{NH}_4\text{NO}_3 \) и \( \text{CaCO}_3 \)), амонијум-сулфат (\( (\text{NH}_4)_2\text{SO}_4 \)) и уреа (\( \text{CO(NH}_2)_2 \), са највећим уделом азота од око \( 46{,}7\% \)).
Фосфорна ђубрива: Суперфосфат је смеша растворног \( \text{Ca(H}_2\text{PO}_4)_2 \) и гипса (\( \text{CaSO}_4 \)), добијена дејством \( \text{H}_2\text{SO}_4 \) на сирови калцијум-фосфат.
Калијумова ђубрива: Добијају се из природних руда (силвин, карналит).
Екологија: Правилно дозирање спречава еутрофикацију и загађење копнених и подземних вода.
Есенцијални елементи за раст и развој биљака обухватају метале (\( \text{K} \), \( \text{Mg} \), \( \text{Ca} \), \( \text{Fe} \)) и неметале (\( \text{N} \), \( \text{P} \), \( \text{S} \), \( \text{H} \), \( \text{O} \)).
Биљке ове елементе узимају из земљишта преко корена, искључиво у облику растворних соли (јона). Најпотребније су им соли азота, фосфора, калијума и калцијума.
У природном циклусу, угинуле биљке труну на истом месту и враћају елементе у земљу. На пољопривредном земљишту човек односи приносе, док се део азота испира у подземне воде или одлази у ваздух, због чега се концентрација хранљивих материја стално смањује и мора се надокнађивати ђубривима.
Подела минералних ђубрива: азотна, фосфорна, калијумова, калцијумова, сложена и органска ђубрива.
Зашто се узгајањем пољопривредних култура земљиште постепено исцрпљује ако се не ђубри?
Биљке током раста користе минералне материје из земљишта. Пошто се усеви након сазревања беру и односе, биљне материје не труну на тој површини, па се узети јони не враћају природним путем у земљиште.
Већина биљака не може директно да користи елементарни азот (\( \text{N}_2 \)) из ваздуха (изузетак су легуминозе које на корену имају азотофиксаторе). Биљке користе азот у облику нитрата (\( \text{NO}_3^- \)) или амонијум-јона (\( \text{NH}_4^+ \)).
Амонијум-нитрат (\( \text{NH}_4\text{NO}_3 \)) - вештачко ђубриво са великим масеним уделом азота. Добија се реакцијом амонијака и азотне киселине:
\[ \text{NH}_3(\text{g}) + \text{HNO}_3(\text{aq}) \longrightarrow \text{NH}_4\text{NO}_3(\text{aq}) \]
КАН (кречни амонијум-нитрат) - смеша калцијум-карбоната (\( \text{CaCO}_3 \)) и амонијум-нитрата (\( \text{NH}_4\text{NO}_3 \)).
Амонијум-сулфат (\( (\text{NH}_4)_2\text{SO}_4 \)) - добија се у реакцији амонијака са концентрованом сумпорном киселином.
Уреа / Карбамид (\( \text{CO(NH}_2)_2 \)) - дериват угљене киселине и азотно ђубриво са највећим садржајем азота. Добија се синтезом из амонијака и угљеник(IV)-оксида:
\[ 2\text{NH}_3 + \text{CO}_2 \longrightarrow \text{CO(NH}_2)_2 + \text{H}_2\text{O} \]
Које једноставно азотно ђубриво има највећи масени удео азота и из којих реактаната се производи?
То је уреа (карбамид), \( \text{CO(NH}_2)_2 \). Производи се реакцијом амонијака (\( \text{NH}_3 \)) и угљеник(IV)-оксида (\( \text{CO}_2 \)).
Природни фосфати (сирови калцијум-фосфат) су нерастворни у води, због чега биљке не могу да их усвоје преко корена. Ефикасност фосфорног ђубрива директно зависи од његове растворљивости.
Суперфосфат - прво технички произведено вештачко ђубриво. Представља смешу растворног калцијум-дихидрогенфосфата и гипса:
\[ \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2(\text{s}) + 2\text{H}_2\text{SO}_4(\text{aq}) \longrightarrow \text{Ca(H}_2\text{PO}_4)_2(\text{aq}) + 2\text{CaSO}_4(\text{s}) \]
Недостатак суперфосфата је што реакцијом настаје и гипс (\( \text{CaSO}_4 \)), који за земљиште нема хранљиву вредност.
Као ефикасно фосфорно ђубриво користи се и амонијум-фосфат.
Која је улога сумпорне киселине у индустријској производњи суперфосфата?
Сумпорна киселина преводи нерастворни сирови калцијум-фосфат \( \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 \) у у води растворни калцијум-дихидрогенфосфат \( \text{Ca(H}_2\text{PO}_4)_2 \), који биљка лако усваја.
Калијумова ђубрива се добијају прерадом и млевењем природних минералних соли као што су силвин (\( \text{KCl} \)) и карналит (\( \text{KCl} \cdot \text{MgCl}_2 \cdot 6\text{H}_2\text{O} \)).
Калцијумова ђубрива (кречна ђубрива) користе се као извор калцијума и за регулацију киселости земљишта.
Заштита животне средине: Прекомерна и нестручна примена вештачких ђубрива доводи до спирања азота и фосфора у површинске и подземне воде, што изазива загађење и бујање воденог растиња (еутрофикацију).
Задаци за вежбање
Лаки задатак: Наведи у којим јонима биљке најчешће узимају азот из земљишта и зашто већина биљака не може користити азот из ваздуха.
Биљке узимају азот преко корена у облику нитратних јона (\( \text{NO}_3^- \)) или амонијум-јона (\( \text{NH}_4^+ \)). Елементарни азот из ваздуха (\( \text{N}_2 \)) је хемијски веома инертан због троструке ковалентне везе и већина биљака нема ензиме којима би га везала директно из атмосфере.
Средњи задатак: Напиши једначину хемијске реакције добијања амонијум-нитрата и објасни шта представља ђубриво познато као КАН.
Једначина добијања амонијум-нитрата:
\[ \text{NH}_3(\text{g}) + \text{HNO}_3(\text{aq}) \longrightarrow \text{NH}_4\text{NO}_3(\text{aq}) \]
КАН је скраћеница за кречни амонијум-нитрат, а представља смешу амонијум-нитрата (\( \text{NH}_4\text{NO}_3 \)) и калцијум-карбоната (\( \text{CaCO}_3 \)).
Средњи задатак: Напиши хемијску једначину производње суперфосфата и објасни због чега се ова реакција изводи.
Једначина реакције:
\[ \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2(\text{s}) + 2\text{H}_2\text{SO}_4(\text{aq}) \longrightarrow \text{Ca(H}_2\text{PO}_4)_2(\text{aq}) + 2\text{CaSO}_4(\text{s}) \]
Реакција се изводи јер је полазна сировина \( \text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2 \) нерастворна у води и биљке је не могу користити. Дејством сумпорне киселине добија се калцијум-дихидрогенфосфат \( \text{Ca(H}_2\text{PO}_4)_2 \) који је растворан у води.
Тежи задатак: Израчунај масени удео азота у уреи (\( \text{CO(NH}_2)_2 \)) и у амонијум-нитрату (\( \text{NH}_4\text{NO}_3 \)), и на основу резултата образложи које од ова два ђубрива у истој маси даје већу количину азота.
Подаци за релативне атомске масе: \( A_r(\text{H})=1 \), \( A_r(\text{C})=12 \), \( A_r(\text{N})=14 \), \( A_r(\text{O})=16 \).
Подаци за релативне атомске масе: \( A_r(\text{H})=1 \), \( A_r(\text{C})=12 \), \( A_r(\text{N})=14 \), \( A_r(\text{O})=16 \).
1. Уреа \( \text{CO(NH}_2)_2 \):
\[ M_r(\text{CO(NH}_2)_2) = 12 + 16 + 2 \cdot (14 + 2 \cdot 1) = 28 + 32 = 60 \]
\[ w(\text{N}) = \frac{2 \cdot A_r(\text{N})}{M_r} = \frac{2 \cdot 14}{60} = \frac{28}{60} \approx 0{,}4667 \text{ односно } 46{,}67\% \]
2. Амонијум-нитрат \( \text{NH}_4\text{NO}_3 \):
\[ M_r(\text{NH}_4\text{NO}_3) = 14 + 4 \cdot 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 32 + 48 = 80 \]
\[ w(\text{N}) = \frac{2 \cdot A_r(\text{N})}{M_r} = \frac{2 \cdot 14}{80} = \frac{28}{80} = 0{,}35 \text{ односно } 35\% \]
Закључак: Уреа садржи већи масени удео азота (\( 46{,}67\% > 35\% \)), па иста маса урее доноси већу количину азота земљишту у поређењу са амонијум-нитратом.
