NPK Trąšos

Gerai, čia yra atnaujinami paskaitų užrašai:

NPK Trąšos

• NPK trąšos yra trąšos, kurių sudėtyje yra bent vienas iš šių mineralų: azotas (N), fosforas (P) ir kalis (K).
• Azotas naudojamas baltymams gaminti.
• Fosforas naudojamas augalams padėti greitai augti.
• Kalis padeda augalams turėti sveikus lapus.
• Šias trąšas ūkininkai ir sodininkai naudoja siekdami, kad pasėliai būtų kuo sveikesni, augtų kuo greičiau bei būtų kuo didesni.
• Augalams augant, jie per šaknų plaukelius paima mineralinius jonus iš dirvožemio, o laikui bėgant šių jonų koncentracija mažėja.
• Trąšose paprastai yra kalio jonų K+, nitratų jonų NO3 minus ir fosfatų jonų p43 minus.
• Kalio chloro formulė yra KCl.
• Kalio sulfato formulė yra K2SO4.
• Kalcio nitrato formulė yra CA3.
• Amonio nitrato formulė yra nh4 1+ ir NO3 1 minus.
• Prieš renkantis tinkamas trąšas, pirmiausia reikia išanalizuoti dirvožemį ir išsiaiškinti, kokių mineralų jame trūksta.
• Trąšos iš tikrųjų yra mišiniai, o tai reiškia, kad tai skirtingų junginių mišiniai fiksuotomis proporcijomis, o tie junginiai yra įvairios druskos.
• Trąšų įvairovė yra didžiulė, jos visos turės specifinius prekės ženklus, tačiau jose taip pat bus nurodyti elementų procentai trąšose.
• Pavyzdžiui, ūkinei kultūrai trūkstant tik fosforo ir kalio, ūkininkui nereikia rūpintis azoto kiekiu trąšose ir jis gali įsigyti trąšų, kurių sudėtyje yra tik fosforo ir kalio.
• Pasirenkant chemines medžiagas, kurias norima naudoti trąšoms, labai svarbu, kad jose esančios druskos būtų tirpios vandenyje.

Trąšų gamyba

• Trąšos gaminamos dviem būdais - kasant metalo junginį iš žemės ir naudojant jį tiesiogiai kaip trąšą, arba reaguojant rūgščiai su baze. Kartais naudojamas abiejų būdų derinys, kai kažkas iškasama iš po žemės ir tada reaguojama su rūgštimi.
• Kalio trąšas palyginti lengva gauti, nes jų randama žemės plutoje.
• Kasami karjerai ir iškasamas žemės metalo junginys.
• Du labiausiai paplitę kalio junginiai, kuriuos galima gauti tokiu būdu, yra kalio chloridas ir kalio sulfatas.
• Šie junginiai yra tirpūs vandenyje, todėl gali ištirpti dirvožemyje ir būti paimti šaknų bei padidinti kalio kiekį dirvožemyje.
• Fosforo turinčių trąšų gamyba reikalauja dviejų etapų - fosforo turinčios uolienos kasimas (vadinamas fosfato uoliena) ir reakcija su rūgštimi.
• Uoliena, kurioje yra fosforo, yra netirpi, todėl jos negalima tiesiogiai barstyti ant pasėlių.
• Reaguojant uolienai su azoto rūgštimi, gaunamas kalcio nitratas ir fosforo rūgštis.
• Su sieros rūgštimi gaunamas kalcio sulfatas, o naudojant fosforo rūgštį - kalcio fosfatas.
• Visi trys skirtingi reakcijos su rūgštimi produktai yra tirpios druskos ir gali būti naudojami tiesiogiai kaip trąšos, siekiant padidinti fosforo kiekį dirvožemyje.
• Azoto turinčias trąšas galima gaminti dviem skirtingais būdais, abiem atvejais kaip viena iš žaliavų naudojant amoniaką.
• Amoniakas gali reaguoti su deguonimi, o tada su vandeniu ir gaminti azoto rūgštį.
• Azoto rūgštis gali reaguoti su baze ir gaminti nitratų druskas.
• Amoniakas taip pat yra bazė, o tai reiškia, kad amoniakas gali reaguoti su visų rūšių rūgštimis ir gaminti druskas.
• Pavyzdžiui, amoniakui reaguojant su fosforo rūgštimi, gaunama druska amonio fosfatas, turinti amonio jonų ir fosfato jonų, todėl ši druska yra trąša, kurioje yra ir azoto, ir fosforo.
• Amoniakas gali reaguoti su sieros rūgštimi ir gaminti amonio sulfatą, o reaguojant amoniakui su azoto rūgštimi - amonio nitratą. Ši trąša turėtų azoto tiek iš teigiamo amonio jono, tiek iš neigiamo nitrato jono.

Trąšų gamybos metodų palyginimas

• Jei trąšos, tokios kaip amonio sulfatas, gaminamos pramoniniu mastu, pirmiausia reikia atkreipti dėmesį į visos naudojamos įrangos dydį - cheminė reakcija vyktų didžiuliame bake, o sieros rūgšties tūris būtų didžiulis, tikriausiai labai didelės koncentracijos.
• Sieros rūgštis reaguotų su amoniaku - periodiškai automatizuotas valdymo mechanizmas iš bako dugno išleistų dalį skysčio ir tai patektų į antrąją kamerą, kur amonio sulfato tirpalas būtų kaitinamas iki aukštos temperatūros, o vanduo amonio sulfate išgaruotų ir paliktų sausus kristalus šiame inde - kolonoje.
• Jei amonio sulfato trąšos būtų gaminamos laboratorijoje, pavyzdžiui, mokykloje, pirmiausia reikėtų atkreipti dėmesį į tai, kad tokios operacijos mastas būtų daug mažesnis.
• Tos pačios žaliavos - amonio sulfatas ir sieros rūgštis - reaguotų kūginėje kolboje, tirpalo būtų 100 cm3, o pats reakcija vyktų kambario temperatūroje.
• Neutralizacija įvyktų, o druska ištirptų vandenyje, tada reikėtų išgarinti vandenį iš tirpalo ir pradėtų formuotis kristalai, tada reikėtų pašalinti šilumą ir šį tirpalą padėti kažkur atvėsti ir toliau kristalizuotis, tikėtina, garinimo baseine.
• Kristalai susiformuotų, galbūt liktų šiek tiek tirpalo ir reikėtų filtruoti tuos kristalus, o tada išdžiovinti juos tarp filtro popieriaus.
• Tai tikrai mažas mastas, gana daug darbo reikalaujantis procesas, nes yra daug skirtingų stiklinių indų ir, jei tai būtų daroma trąšoms gaminti pardavimui, išlaidos galbūt būtų didesnės, nes būtų įtraukta daugiau žmonių ir mažiau automatizacijos.
• Pranašumas laboratorinio metodo yra tas, kad jis gali vykti kambario temperatūroje, todėl reikalauja mažiau energijos, todėl bus mažesnis poveikis visuotiniam atšilimui ir klimato kaitai.
• Pramoninis metodas yra daug greitesnis, didesnio masto ir nereikia kartoti partijos po partijos po partijos, tačiau procesui reikalingas didžiulis chemijos fabrikas, o aukštesnė temperatūra reikalaus didesnių energijos sąnaudų, be to, turės įtakos aplinkai, nes deginant iškastinį kurą elektros energijai generuoti, išsiskirtų anglies dioksidas.