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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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.