§ 40. Важнейшие минеральные удобрения
Питательная ценность минеральных удобрений
На товарных упаковках фасованных удобрений в обязательном порядке указывается питательная ценность удобрений. Что же это такое?
Питательная ценность определяется массовой долей питательных элементов в них. Условно принято выражать питательную ценность азотных удобрений как массовую долю в них химического элемента азота N, фосфорных — как массовую долю оксида фосфора(V) Р2О5, калийных — через массовую долю оксида калия К2О. Решим простую задачу.
Пример. Определите теоретическую питательную ценность преципитата.
Дано:
CaHPO4 · 2H2O
ω(Р2О5) — ?
Решение
М(CaHPO4 · 2H2O) = 172 г/моль;
М(Р2О5) = 142 г/моль.
Питательная ценность преципитата, как и любого другого фосфорного удобрения, определяется массовой долей оксида фосфора(V) Р2О5. Составим схему, расставляя коэффициенты относительно фосфора:
«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle indentalign=¨center¨»«msub»«mi»CaHPO«/mi»«mn»4«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«mo mathvariant=¨bold¨»§#183;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#8594;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1056;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mn»5«/mn»«/msub»«mo»;«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mn»2«/mn»«mo»(«/mo»«munder»«mrow»«mi»CaH«/mi»«mi mathvariant=¨normal¨ mathcolor=¨#E30613¨»P«/mi»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mn»4«/mn»«/msub»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mrow»«mn»2«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi»§#1084;§#1086;§#1083;§#1100;«/mi»«/mrow»«/munder»«mo mathvariant=¨bold¨»§#183;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mn»2«/mn»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mo»)«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mo»§#8594;«/mo»«mo»§#160;«/mo»«munder»«mrow»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨ mathcolor=¨#E30613¨»§#1056;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mn»5«/mn»«/msub»«mo».«/mo»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«mrow»«mn»1«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi»§#1084;§#1086;§#1083;§#1100;«/mi»«/mrow»«/munder»«/mstyle»«/math»
Схема показывает, что удобрению количеством 2 моль соответствует 1 моль питательного элемента в виде Р2О5.
m(CaHPO4 · 2H2O) = 2 моль ∙ 172 г/моль = 344 г;
m(Р2О5) = 1 моль ∙ 142 г/моль = 142 г.
Найдём массовую долю питательного элемента:
«math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨ class=¨wrs_chemistry¨»«mi mathvariant=¨normal¨»§#969;«/mi»«mo»(«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1056;«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mrow»«mn»5«/mn»«mo»§#160;«/mo»«/mrow»«/msub»«mo»)«/mo»«mo»=«/mo»«mfrac»«mrow»«mn»142«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1075;«/mi»«/mrow»«mrow»«mn»344«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1075;«/mi»«/mrow»«/mfrac»«mo»§#8776;«/mo»«mn»0«/mn»«mo»,«/mo»«mn»413«/mn»«mo»,«/mo»«mo»§#160;«/mo»«mi»§#1080;§#1083;§#1080;«/mi»«mo»§#160;«/mo»«mn»41«/mn»«mo»,«/mo»«mn»3«/mn»«mo»§#160;«/mo»«mo»%«/mo»«mo».«/mo»«/math»
Ответ: ω(Р2О5) = 41,3 %.
Следует отметить, что питательная ценность определяется в каждой конкретной товарной партии удобрений с учётом примесей. Это означает, что найденное нами в примере теоретическое значение выше, чем у реального удобрения. Так, для товарного преципитата питательная ценность не должна быть ниже 27 % (сравните с рассчитанной теоретически).
Аналогичные (или другие) схемы и теоретические расчёты можно использовать для калийных и азотных удобрений, например:
«math class=¨wrs_chemistry¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mn»2«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨ mathcolor=¨#E30613¨»K«/mi»«mi»Cl«/mi»«mo»§#8594;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨ mathcolor=¨#E30613¨»K«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#1054;«/mi»«mo»;«/mo»«mo»§#8199;«/mo»«mo»§#8199;«/mo»«mo»§#8199;«/mo»«mo»§#8199;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨ mathcolor=¨#E30613¨»N«/mi»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»H«/mi»«mn»4«/mn»«/msub»«mi mathvariant=¨normal¨ mathcolor=¨#E30613¨»N«/mi»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»O«/mi»«mn»3«/mn»«/msub»«mo»§#8594;«/mo»«mn»2«/mn»«mi mathvariant=¨normal¨ mathcolor=¨#E30613¨»N«/mi»«mo».«/mo»«/math»
Удобрения с высоким содержанием питательного элемента называются концентрированными. Применение всех видов удобрений позволяет значительно увеличить урожаи сельскохозяйственных культур, поэтому производство минеральных удобрений — важнейшая задача химической промышленности. При этом использование удобрений должно быть грамотным и рациональным.