Как из аммиака получить сульфат аммония

Физико-химические основы получения сульфата аммония

Сульфат аммония (NH4)2SO4 – бесцветные кристаллы, плотность – 1,766 г/см3. При температуре выше 100°C разлагается с выделением аммиака NH3и образованием сначала NH4HSO4, а впоследствии (NH4)2S2O7 и сульфаниловой кислоты.

Растворимость в воде: при 0°C – 70,5 г/100 г, при 25°C – 76,4 г/100 г, при 100°C – 101,7 г/100 г. Окисляется до N2 под действием сильных окислителей, например, марганцевокислого калия KMnO4.[8]

https://www.youtube.com/watch?v=upload

Сульфат аммония содержит:

  • азота по массовой доле в пересчете на сухое вещество – не менее 21 %;
  • воды – 0,2 %;
  • серной кислоты – не более 0,03 %.

Фракционный состав удобрения:

  • массовая доля фракции размером более 0,5 мм – не менее 80 %;
  • менее 6 мм – 100 %.

Рассыпчатость – 100 %.

Массовая доля остатка, не растворимого в воде, не превышает 0,02 %.[3]

Сернокислый аммоний не имеет запаха, хорошо растворяется не только в воде, но и в кислотах, при этом не растворим в ацетоне, эфире и спирте. Кислые соли можно получить при его нагревании до 250 градусов, при которой наблюдается потеря аммиака. При более высокой температуре продукт распадается на воду, азот, диоксид серы и аммиак.

По некоторым данным, вещество способно снижать концентрирование радионуклидов в растениях, что позволяет его выращивать на территориях, подвергшихся загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС.

Промышленные способы получения сульфата аммония в основном базируются на нейтрализации серной кислоты аммиаком. Для этой цели используют аммиак, содержащийся в газе, получаемом при коксовании каменных углей. Очистка коксового газа от аммиака (и одновременно от пиридиновых оснований) совмещается с производством сульфата аммония. Синтетический аммиак перерабатывают в более концентрированные азотные удобрения, например в нитрат аммония или в карбамид.

2NH3(г) H2SО4(ж) = (NH4)2SО4(тв) 274 кДж

сопровождается выделением большого количества теплоты. Эта теплота (в сатураторном процессе) и теплота, подводимая извне (в бессатураторном процессе), расходуется на испарение из системы значительного количества воды и продукт кристаллизуется из пересыщенного раствора. Важно обеспечить кристаллизацию из горячего реакционного раствора средней соли, не допуская выделения кислых солей.

(Fe, Al)2(SO4)3  6NH3  6H2O = 2(Fe, Al)(OH)3  3(NH4)2SО4

обволакивающие кристаллы сульфата аммония и тормозящие их рост. Во избежание этого кислоту нейтрализуют не полностью — в непрерывно действующих реакторах поддерживают кислую реакцию среды.

Участки кривых соответствуют насыщению раствора: 1 – (NH4)2SО4;
2 – 4(NH4)2SО4∙Н2SО4; 3 – 3(NH4)2SО4∙Н2SО4; 4 – (NH4)2SО4 ∙ Н2SО4;
5 – (NH4)2SО4 ∙ 3Н2SО4
Рисунок 1 – Изотермы растворимости в системе (NH4)2SО4—Н2SО4—Н2О при температурах 10, 30, 50, 70 и 90 °С

В этой системе в твердой фазе могут существовать различные кислые соли. Поле кристаллизации сульфата аммония (NH4)2SО4лежит в области составов систем, содержащих небольшие количества серной кислоты – а1Е1с при температуре 10 °С и а2Е2с при температуре 90 °С. Во избежание выделения кислых солей содержание серной кислоты в жидкой фазе системы должно быть меньше, чем в точках Е, т. е.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpressru

меньше 11,08 % при температуре 10 °С или 19,77 % при температуре 90 °С. В процессе нейтрализации реакционная масса имеет высокую температуру, но при последующем отделении кристаллов она охлаждается и это необходимо учитывать при выборе состава реакционного раствора. Практически кислотность раствора поддерживают на уровне 4-12 % свободной серной кислоты, распределяя серную кислоту в значительном количестве циркулирующего реакционного раствора.

Предлагаем ознакомиться  Трава зверобой – лечебные свойства и противопоказания, целебные свойства зверобоя и правила применения для женщин, мужчин и детей

Способы внесения

К ним относятся:

  • переработка отходов после изготовления капролактама;
  • обработка гипса растворами карбоната аммония;
  • аммиак из коксовых печей реагирует с серной кислотой;
  • нейтрализация серной кислоты синтетическим аммиаком.

Как из аммиака получить сульфат аммония

Сульфат аммония более всего подходит для основного внесения. Но допустимо и применение для поверхностных подкормок озимых зерновых культур, сенокосов и пастбищ,[1] а также фертигации.[7]

Сроки внесения и способы заделки основного удобрения определяются свойствами почвы и климатическими условиями зоны.[6]

Поведение в почве

При внесении в почву сульфат аммония быстро растворяется, и значительная часть катионов NH4 входит в почвенно-поглощающий комплекс. Одновременно в почвенный раствор переходит эквивалентное количество вытесненных катионов. При этом ион аммония теряет подвижность. Это устраняет опасность его вымывания при промывном режиме почв.

Находясь в обменно-поглощенном состоянии, ионы аммония хорошо усваиваются растениями. (Изображение)

Вследствие нитрификации аммонийный азот переходит в нитратную форму. Скорость перехода аммонийного азота в нитратный зависит от необходимых для нитрификации условий: температуры, аэрации, влажности, биологической активности и реакции почвы. Одним из основных факторов, влияющим на скорость нитрификации, является степень окультуренности почв.

Переувлажнение и повышенная кислотность почв тормозят нитрификацию. Известкование кислых почв значительно ускоряет этот процесс. После превращения аммонийного азота в нитратный он приобретает все свойства нитратных удобрений. В результате процесса нитрификации в почве образуется азотная кислота и освобождается серная кислота.

https://www.youtube.com/watch?v=ytdevru

(NH4)2SO4 4O2 → 2HNO3 H2SO4 2H2O

В почве эти кислоты нейтрализуются, вступая во взаимодействие с бикарбонатами почвенного раствора и катионами почвенного поглощающего комплекса.

Нейтрализация минеральных кислот сопровождается использованием бикарбонатов почвенного раствора и вытеснением оснований из ППК водородом. Это ослабляет буферную способность почв и повышает их кислотность.

Однократное внесение сульфата аммония может и не повлиять на реакцию почвы. При систематическом использовании данного удобрения почвенная среда может значительно подкислиться. Степень подкисления увеличивается при меньшей буферной способности почв.[9]

Использование при получении хлорида аммония

Последний используется для производства удобрений, в фармацевтической промышленности, металлургии. Его можно получить из сульфата аммония. Хлорид аммония получается при реакции последнего с поваренной солью. На промежуточной стадии образуются соляная кислота, аммиак и сульфат натрия. Последний в получении хлорида аммония не участвует.

На второй стадии реакции аммиак вступает во взаимодействие с соляной кислотой с выделением белого дыма.

При повышении температуры хлористый аммоний происходит обратная реакция. Сульфат аммония не образуется, формируются продукты, которые ранее вступали в реакцию.

(NH4)2SO4 Ba(NO3)2 → BaSO4↓ 2NH4NO3

Применение сульфата аммония

2NH4 SO42- Ba2 2NO3- → BaSO4 ↓ 2NH4 2NO3-

Ba2 SO42- → BaSO4 ↓

Применение на различных типах почв

Сульфат аммония при длительном использовании оказывает на почву окисляющее действие.

окисляющее действие этого удобрения проявляется уже через несколько лет. Для регулирования реакции почвы и усиления действия удобрения рекомендуется проводить известкование либо нейтрализовать сульфат аммония до внесения в почву. Для этого на 1 ц удобрения добавляют 1,3 ц извести.

Предлагаем ознакомиться  Что одеть на корпоратив мужчине: советы и идеи!

кислотность почв повышается спустя 10–15 лет. Однако на урожайности подкисливание черноземов практически не сказывается, поскольку эти типы почв обладают высоким содержанием гумуса, большой буферностью и емкостью поглощения.

и сероземах оснований опасаться подкисления карбонатных почв нет.

в районах достаточного увлажнениясульфат аммония наиболее эффективен вследствие слабой миграции аммония.

Сульфат аммония обеспечивает сельскохозяйственные растения азотом на весь вегетационный период и положительно влияет на их рост, развитие и урожайность.

на подкисляющее действие сульфата аммония реагируют слабо.

на подкисляющее действие удобрения реагируют сильно.

. Применение сульфата аммония особенно эффективно, поскольку они положительно отзываются на серу.

– лучшая форма азотных удобрений, посколькупри использовании сульфата аммония в клубнях накапливается гораздо меньше нитратов по сравнению с другими формами азотных удобрений.

Это удобрение применяют на почвах, у которых нейтральная или слабощелочная реакция среды. Как и любой другой азотный тук, его применяют преимущественно, рано весной, для того чтобы дать толчок в развитии растений. Его вносят, в первую очередь, под следующие культуры:

  • требующие повышенного содержания в почве серы: озимая пшеница, гречиха, редька, рапс, представители семейства Капустные;
  • культуры, предпочитающие аммонийную форму по сравнению с нитратной: ячмень, кукуруза, картофель.

Применение сернокислого аммония под картофель способствует увеличению урожая, массы клубней, а также массовой концентрации крахмала в них. Удобрение применяют в дозе 25-40 г/кв. м. За вегетацию обработку выполняют 2-3 раза. Такая частая подкормка азотом в форме рассматриваемого удобрения не способствует излишнему накоплению нитратов в клубнях.

Аминокислоты, содержащие серу

Полив раствором сульфата аммония выполняют и для моркови. Его применение способствует выпрямлению корнеплодов, поскольку за их правильный внешний вид ответственна сера. В них накапливается больше сахаров, морковь становится более сочной. Подкормки осуществляют вплоть до наступления 15-20 дней до уборки корнеплодов.

При применении удобрения под саженцы и деревья его смешивают с коровяком. Происходит наращивание зеленой массы первыми и их ускорение роста. Плоды на деревьях становятся крупными и сочными.

Под цветную и белокочанную капусты вносят 15-20 г/кв. м тука для предотвращения наращивания зеленой массы, которая будет забирать питательные элементы и мешать образованию кочанов или головок. Аммонийное удобрение применяется 1 раз до или после посадки.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpolicyandsafetyru

Зеленые растения активно реагируют на внесение этого азотного тука. Происходит наращивание урожая у петрушки, кинзы, сельдерея, мяты.

Под цветочные растения можно применять отдельно от других азотогенов, а также в составе комплексного внесения удобрений. При этом доза составляет 20-30 г на 1 кв. м.

Краткая характеристика удобрения

Формула сульфата аммония (NH4)2SO4.

В своем составе тук содержит 24% серы и 21% азота. По химическим свойствам представляет собой кристаллическую соль, имеющую белый цвет. Растворимость в воде хорошая, гигроскопичность слабая, что обуславливает его хорошую сыпучесть и неслеживаемость.

Сера и азот входят в состав аминокислот, являющихся мономерами для белков.

Первый элемент способствует лучшему усвоению калия и фосфора. Сера необходима растениям для:

  • повышения засухо- и морозоустойчивости культур;
  • увеличения массовой концентрации масел у масличных;
  • принимает участие в метаболизме белков.

При недостатке серы наблюдаются следующие признаки:

  • ухудшается вегетативное развитие растений;
  • вкусовые свойства плодоовощной продукции становятся хуже;
  • в почве накапливается избыточное количество нитратов.

Азот в соединении находится в аммиачной форме, которая более эффективно усваивается растениями по сравнению с нитратной.

Удобрение применяют в жидком виде для внекорневых подкормок.

Предлагаем ознакомиться  Как выбрать теплицу-малышку, валлипини или по Митлайдеру – советы от владимирского фермера — AgroXXI

Однако при этом необходимо учитывать некоторые особенности его использования:

  • его не совмещают с древесной золой, гашеной известью и томасшлаком;
  • для некоторых культур его применение нецелесообразно, к ним относятся: овес, пшеница, лен, гречиха, соя;
  • его не следует использовать в больших дозах под растения, которые плохо переносят кислую почвенную реакцию.

Положительные моменты применения сульфата аммония

https://www.youtube.com/watch?v=ytcopyrightru

Этот тук используют при наступлении следующих обстоятельств:

  • листья бледные, мелкие, быстро опадающие;
  • молодая поросль кустарников и плодовых деревьев тонкая и слабая;
  • плоды, формируемые на них, имеют низкие вкусовые качества, уродливые, мелкие, плохо хранятся;
  • рост сельскохозяйственных культур замедлен.

Все это говорит о нехватке азота.

Сульфат аммония имеет ряд преимуществ перед другими азотными удобрениями:

  • низкие затраты на его приобретение;
  • может применяться с другими туками;
  • в течение длительного времени находится в верхнем слое почвы, что способствует его постепенному поглощения корнями;
  • является нетоксичным для людей;
  • плодоовощная продукция, выращенная с его использованием, в течение длительного срока сохраняет сочность, витамины, вкусовые характеристики, не подвержена гниению.

Вильдфлуш И. Р., Цыганов А. Р., Лапа В. В., Персикова Т. Ф. Рациональное применение удобрений: Пособие. – Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная  академия, 2002.– 324 с.

Вильдфлуш И.Р., Кукреш С.П., Ионас В.А. Агрохимия: Учебник – 2-е изд., доп. И перераб. – Мн.: Ураджай, 2001 – 488 с., ил.

ГОСТ 9097-82 Сульфат аммония. Технические условия. Издание официальное. Москва. Дата введения 01.01. 1984

Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2013 год. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации (Минсельхоз России)

Минеев В.Г. Агрохимия: Учебник.– 2-е издание, переработанное и дополненное.– М.: Издательство МГУ, Издательство «КолосС», 2004.– 720 с., [16] л. ил.: ил. – (Классический университетский учебник).

Мязин Н.Г. Система удобрения: учебное пособие. – Воронеж: ФГОУ ВПО ВГАУ, 2009.- 350 с

Налойченко А.О, Атаканов А.Ж.,Удобрительное орошение посредством внесения жидких минеральных удобрений с поливной водой (фертигация). Ассоциация НИЦ – ИВМИ. Проект повышения продуктивности воды на уровне поля (ППВ) (Кыргыз. НИИ ирригации), Бишкек 2009 г.. – 24с

Химическая энциклопедия:  в пяти томах: т.1: А-Дарзана/Редкол.: Кнунянц И.Л. (гл. ред.) и др. – М.: Советская энциклопедия, 1988. – 623.: ил

Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия / Под редакцией Б.А. Ягодина.– М.: Колос, 2002.– 584 с.: ил (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений).

Взаимодействие с почвой

Удобрение относится к физиологически кислым. Поэтому при неоднократном его использовании почва начинает сдвигать реакцию среды в левую сторону. В связи с этим рекомендуется при использовании сернокислого аммония вносить известковые материалы в соотношении 1:1,3.

На черноземных почвах подкисление происходит в течение длительного промежутка времени (10-15 лет), поскольку у них высокая буферность и хорошее содержание органического вещества.

При обработке почвы аммиачная форма азота, характерная для рассматриваемой формы удобрения, переходит в нитратную. Ему способствует реакция почвы, степень аэрации, массовая доля влаги в почве, ее температурный режим.

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

Ион аммония в почве удерживается на поверхности, благодаря чему поглощается растениями в течение длительного временного интервала.

В заключение

Сульфат аммония — вещество, которое может быть получено в результате осуществления некоторых химических реакций. Используется в различных сферах народного хозяйства — от рыболовства до пищевой промышленности. В сельскохозяйственной практике может применяться как подкормка для различных культурных растений.

Оцените статью