Fertilizantes, productos químicos estratégicos

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Fertilizantes, productos químicos estratégicos

  1. 1. Fertilizantes, productos químicos estratégicos. García Reséndiz Yuliana Michel. García Peña Héctor Iván Contreras Gómez Mónica Alvarez Domingo Luis Enrique Grupo: 575
  2. 2. El desarrollo de la industria de los fertilizantes en México está íntimamente ligado al desarrollo industrial del país. Las primeras plantas que producen fertilizantes sintéticos datan de los primeros años de la segunda mitad del siglo XX. En esos años México adoptó el modelo de sustitución de importaciones y se abocó a promover la industrialización como motor del desarrollo del país.
  3. 3. Empresas paraestatales y empresas privadas se unieron para dar paso a la creación de una sola empresa estatal, FERTIMEX. Contábamos con una industria de fertilizantes nacional que abastecía al campo mexicano con los insumos necesarios para mejorar el rendimiento agrícola. Éramos autosuficientes en los principales fertilizantes. Contábamos con gas natural para producir amoniaco, principal insumo para la fabricación de los fertilizantes, aunque importábamos roca fosfórica.
  4. 4. Con la llegada del nuevo modelo de desarrollo del país, la industria estatal de fertilizantes paso a manos privadas. Las nuevas condiciones del mercado mundial y la falta de una idea clara para el desarrollo de esta industria traen como consecuencia una disminución paulatina de la producción de fertilizantes y una cada vez mayor importación de los mismos.
  5. 5. Fertilizantes: son productos químicos, naturales o industrializados que se administran a las plantas con la intención de optimizar su crecimiento.
  6. 6. Existen dos tipos de fertilizantes: Fertilizantes naturales (orgánicos): estiércol de animales, cenizas de maderas y los lombricompuestos Estos fertilizantes no sólo aportan nutrientes para las plantas, también mejoran el suelo. Fertilizantes químicos (inorgánicos): Son preparados industriales, se fabrican mediante procesos químicos o mecánicos. Aplicados en las dosis justas, son asimilados rápidamente por las plantas y los resultados quedan a la vista. No aportan humus al suelo.
  7. 7. Producción de fertilizantes nitrogenados y fosfatados. *Nítricos, como el nitrato sódico, nitrato potásico y nitrato cálcico. *Amoniacales, como el sulfato amónico, cloruro amónico, fosfato amónico y amoniaco libre. *Nítricos y amoniacales, como el nitrato amónica y nitrosulfato amónico. *Amídicos, como la cianamida cálcica y la urea. *Proteínicos, procedentes de materia orgánica vegetal o animal.
  8. 8. Materias primas intermedias: * Fertilizantes Inorgánicos: acido sulfúrico, acido fosfórico, amoniaco, potasio, r oca fosfórica, etc.
  9. 9. Reacciones de síntesis y neutralización: Síntesis o combinación : se combinan dos o más sustancias que pueden ser elementos o compuestos para formar un producto. Las reacciones de este tipo se clasifican como de combinación o síntesis, y se representan de forma general de la siguiente manera: Existen las siguientes posibilidades: A+B—>AB *Metal + no metal (óxido, sulfuro o haluros) compuesto binario *No metal + oxígeno óxido de no metal *Oxido de metal + agua *Oxido de metal hidróxido de metal + *Oxido de metal + óxido de no metal agua oxácido sal
  10. 10. Ejemplo: • Dos elementos se combinarán para formar el compuesto binario correspondiente. En este caso, el aluminio y el oxígeno formarán el óxido de aluminio. La ecuación que representa la reacción es la siguiente: 4 Al (s) + 3 O2 (g)  2 Al2O3 (s)
  11. 11. Neutralización: Reacciones ácido-base: también llamadas de neutralización, ocurren entre un ácido y una base, en medio acuoso, para dar una sal y agua. Por ejemplo: 3 HCl (ac) + Al(OH)3 (ac) --> AlCl3 (ac) + 3 H2O(l)
  12. 12. Definición de ácidos y bases (Arrhenius y Lowry). Arrhenius: “Las sustancias ácidas son aquellas que en solución acuosa se disocian en iones hidrógeno; mientras que las sustancias básicas son aquellas que en solución acuosa se disocian en iones hidróxilos” Lowry : “un ácido es una sustancia (molécula o ion) capaz de donar un protón a otra sustancia y una base es una sustancia capaz de aceptar un protón.”
  13. 13. ¿Como modificar el equilibrio de una reacción química? • Primero que es una reacción química equilibrada: • el equilibrio se refiere a aquel estado de un sistema en el cual no se produce ningún cambio neto adicional. Cuando A y B reaccionan para formar C y D a la misma velocidad en que C y D reaccionan para formar A y B, el sistema se encuentra en equilibrio.
  14. 14. ¿Que lo modifica? • Los cambios de cualquiera de los factores: presión, temperatura o concentración de las sustancias reaccionantes o resultantes, pueden hacer que una reacción química evolucione en uno u otro sentido hasta alcanzar un nuevo estado.
  15. 15. ¿Que significan esas cualidades? • Efecto de la temperatura: si una vez alcanzado el equilibro se supone a dicho aumento desplazándose en el sentido en el que la reacción absorbe calor ,es decir, sea endotérmica. • Efecto de la presión :si aumenta la presión se desplazara hacia donde existan menor numero de moles gaseoso, para así contrarrestar el efecto de disminución de v, y viceversa • Efecto de concentraciones: un aumento de la concentración de uno de los reactivos, hace que el equilibrio se desplace hacia la formación de productos, y a la inversa en el caso de que se disminuya dicha concentración, y un aumento en la concentración de los productos hace que el equilibro se desplace hacia la formación de reactivos, y viceversa en el caso de que se disminuya.
  16. 16. Tipos de aplicación: • Tipos de equilibrio y algunas aplicaciones • Equilibrio molecular: • a) En la fase de gas. Motores de los cohetes. b) En síntesis industrial, tal como el amoníaco en el proceso Haber-Bosch (representado a la derecha) que se lleva a cabo a través de una sucesión de etapas de equilibrio, incluyendo procesos de absorción. c) Química de la atmósfera d) Coeficiente de distribución LogD: Importante para la industria farmacéutica, donde la liofilia es una propiedad importante de una droga e) Cuando las moléculas a cada lado del equilibrio son capaces de reaccionar irreversiblemente en reacciones secundarias, la proporción del producto final se determina de acuerdo al principio de Curtin-Hammett. • Equilibrio iónico: • a) Extracción líquido-líquido, Intercambio iónico, Cromatografía b)producto Solubilidad c)Captación y liberación de oxígeno por la hemoglobina en la sangre d)Equilibrio ácido/base: constante de disociación ácida, hidrólisis, soluciones tampón, Indicadores, Homeostasis ácido-base e)La conocida ecuación de Nernst en electroquímica da la diferencia de potencial de electrodo como una función de las concentraciones redox. En estas aplicaciones, se utilizan términos como constante de estabilidad, constante de formación, constante de enlace, constante de afinidad, constante de asociación/disociación.
  17. 17. ¿Qué es energía de base? • La energía de base es la que, por ser capaz de ser producida de forma continua y en condiciones económicas aceptables para el mercado, ocupa la "base" de la curva de carga. La cobertura de la curva de demanda se realiza, por consiguiente, añadiendo a la energía base el resto de energías producidas por las diferentes tecnologías, según su disponibilidad y sus costes variables.
  18. 18. Reacciones de obtención de amoniaco: • Que es el amoniaco? • El amoníaco es un compuesto químico cuya molécula está compuesta por un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de hidrógeno (H) y cuya fórmula química es NH3.
  19. 19. Propiedades físico químicas del amoníaco • • • • • • • • Gas incoloro en condiciones normales Temperatura de solidificación –77,7ºC Temperatura normal de ebullición –33,4ºC Calor latente de vaporización a 0ºC 302 kcal/kg Presión de vapor a 0ºC 4,1 atm. Temperatura crítica 132,4ºC Presión crítica 113atm. Densidad del gas (0ºC y 1atm.) 0,7714 g/l
  20. 20. El NH3 se obtiene exclusivamente por el método denominado Haber-Bosh (Fritz Haber y Carl Bosh recibieron el Premio Nobel de química en los años 1918 y 1931). El proceso consiste en la reacción directa entre el nitrógeno y el hidrógeno gaseosos N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) ΔHº = -46,2 kj/mol ΔSº < 0 es una reacción exotérmica por lo que un excesivo aumento de temperatura no favorece la formación de amoníaco 25 ºC K = 6,8.105 atm. 450 ºC K = 7,8.10-2 atm.
  21. 21. • En la práctica las plantas operan a una presión de 100-1000 atm. y a una temperatura de 400-600 atm. En el reactor de síntesis se utiliza αFe como catalizador (Fe2O3 sobre AlO3 catálisis heterogénea). A pesar de todo, la formación de NH3 es baja con un rendimiento alrededor del 15%. Los gases de salida del reactor pasan por un condensador donde se puede licuar el NH3separandolo así de los reactivos, los cuales pueden ser nuevamente utilizados. • Los estudios sobre el mecanismo de la reacción indican que la etapa determinante de la velocidad de la reacción es la ruptura de la molécula de N2 y la coordinación a la superficie del catalizador. El otro reactivo, H2, se activa más fácilmente. Se producen una serie de reacciones de inserción entre las especies adsorbidas para producir el NH3. • El catalizador funciona adsorbiendo las moléculas de N2 en la superficie del catalizador debilitando el enlace interatómico N-N; de esta forma se origina N atómico el cual reacciona con átomos de hidrogeno que provienen de la disociación de H2 que también tiene lugar en la superficie metálica
  22. 22. Aplicaciones del amoniaco:
  23. 23. Energía de ionización: • ¿Que es? • La energía de ionización, también llamada potencial de ionización, es la energía que hay que suministrar a un átomo neutro, gaseoso y en estado fundamental, para arrancarle el electrón más débil retenido.
  24. 24. • La energía de ionización más elevada corresponde a los gases nobles, ya que su configuración electrónica es la más estable, y por tanto habrá que proporcionar más energía para arrancar un electrón. Puedes deducir y razonar cuáles son los elementos que presentan los valores más elevados para la segunda y tercera energías de ionización.
  25. 25. Esta es la aplicación en la tabla periódica de energía de ionización: Radio atómico: es la distancia que hay desde el centro del núcleo hasta el electrón más externo del mismo. El aumento del radio atómico está relacionado con el aumento de protones y los niveles de energía. Al estudiar la tabla periódica se observa que el radio atómico de los elementos aumenta conforme va de arriba hacia abajo con respecto al grupo que pertenece, mientras que disminuye conforme avanza de izquierda a derecha del mismo modo.
  26. 26. Características de energía de ionización: se denomina a la cantidad de energía necesaria para desprender un electrón a un átomo gaseoso en su estado basal. Lo anterior tiene una relación intrínseca, puesto que dentro de cada período, la primera energía de ionización de los elementos aumenta con el número atómico, mientras que dentro de un grupo disminuye conforme el núcleo atómico aumenta. Dicho de otra forma, la energía de ionización disminuye dentro de una familia o grupo conforme el tamaño atómico aumenta. Diagrama que muestra como se comporta la energía de ionización en el sistema periódico.
  27. 27. Afinidad electrónica: es la energía desprendida por dicho átomo cuando éste capta un electrón. Con relación a la tabla periódica tenemos que: aumenta en los grupos de abajo hacia arriba y de izquierda a derecha. Electronegatividad: medida relativa del poder de atraer electrones que tiene un átomo cuando forma parte de un enlace químico. La electronegatividad aumenta de izquierda a derecha y de abajo hacia arriba. La afinidad electrónica y la electronegatividad no son iguales, ya que el primero es la atracción de un átomo sobre un electrón aislado, mientras que el segundo es la medida de la atracción que ejerce ese átomo sobre uno de los electrones que forman parte de un enlace y que comparte con otro átomo. La electronegatividad en la tabla periódica, desde el Francio (el menos) hasta el Flúor, el elemento más electronegativo.
  28. 28. ¿Cómo se efectúan las reacciones químicas con mayor rapidez y mayor rendimiento? • Definición de rapidez de reacción: El cambio de concentración de los reactivos o productos, por unidad de tiempo, es decir, se considera el tiempo necesario para que los reactivos se conviertan en productos. La parte de la química que se encarga de estudiar la rapidez con que ocurren las reacciones químicas es la cinética química, así como de los factores que afectan dicha rapidez.
  29. 29. • • • • • • • Formula de rapidez de reacción: v= k(A^a) (B^b) Donde: k= constante de velocidad especifica. A=concentración molar de A B=concentración molar de B a=coeficientes para una reacción elemental
  30. 30. • Factores que afectan: La rapidez con la que ocurre una reacción química depende de varios factores. • Tamaño de partícula: El tamaño de las partículas determinan la cantidad de área superficial expuesta para posibles colisiones. • Temperatura: Al incrementar la temperatura la rapidez de las reacciones también es acelerada esto se debe a que el movimiento de las partículas se incrementa con la temperatura. Por lo tanto, a temperaturas altas las colisiones promedio son más energéticas, aumentando la probabilidad de enlaces; dando lugar al reordenamiento atómico para el desarrollo de la reacción. • Concentración: Cuando incrementa la concentración de reactivos se observa con facilidad que las reacciones son aceleradas. A mayor concentración mayor número de partículas por unidad de volumen, hay por lo tanto más colisiones y más eventos de reacción. • Catalizador: Los catalizadores son sustancias que pueden acelerar o retardar el curso de una reacción, sin que sean partícipes de ellas, es decir, su naturaleza no cambia el proceso químico. Los catalizadores modifican la Energía de activación de una reacción determinada.
  31. 31. Teoría de las colisiones: • Se consideran a las partículas, ya sean átomos, moléculas o iones, como pequeñas esferas sólidas moviéndose de manera totalmente aleatoria. En esta teoría se contempla cumplir con tres condiciones para considerar que las reacciones puedan ocurrir: • 1. Las moléculas, átomos o iones de los reactivos deben chocar entre sí. • 2. Los choques entre las moléculas, átomos o iones deben de ser con suficiente energía. • 3. Para que exista un reordenamiento en los átomos de las moléculas, átomos o iones de los reactivos, estos deben chocar con una orientación determinada (orientación correcta), para así formar el “complejo activado”, consecuencia de lo que se conoce como el “estado de transición”, que es un paso previo a la obtención de los productos. • Definición de energía de activación: Es la energía mínima necesaria, semejante a una barrera energética, que requiere los reactivos para transformarse en producto, por medio de choques efectivos.
  32. 32. ¿Debemos prescindir de los Fertilizantes? En México, prescindir de fertilizantes agroquímicos mermaría en un 30 por ciento la producción del campo, además provocaría hambre en el medio rural, depredación de bosques y escasez de agua. Si bien algunos métodos de agricultura orgánica dan respuesta a ciertos problemas del agro, su uso sólo es efectivo en pequeñas extensiones de tierra con problemas muy focalizados. “Si no es posible dejar de emplear los fertilizantes, hay que enseñarles a los usuarios finales productores, agrónomos o campesinos a manejarlos correctamente.
  33. 33. Impacto socioeconómico de los fertilizantes A pesar de los evidentes efectos negativos de los fertilizantes, se previó una tasa de crecimiento anual de un 4.4% en la demanda mundial por ingrediente activo entre los años 1993 y 1998, siendo dirigido este crecimiento por mercados en desarrollo como China, Brasil e influido por productos de mayor precio. La presión que existe a partir del conocimiento ganado en el campo de la ecología y el entendimiento de los problemas que acarrea el uso de plaguicidas, ha hecho que las compañías productoras de éstos, se hayan visto en la necesidad de situar en el mercado nuevos productos que se ajusten a las exigencias actuales, en la medida que se van obteniendo estos plaguicidas que conllevan a incurrir en más costos, los precios también son muy elevados, no estando al alcance de muchos productores.
  34. 34. Uso de los Fertilizantes El uso de los fertilizantes se ha vuelto indispensable debido a la baja fertilidad de la mayoría de los suelos para los altos rendimientos y la buena calidad que se esperan en la actualidad por lo que hacer un uso adecuado de ellos es importante para una agricultura sostenible.
  35. 35. Los suelos contienen todos lo elementos esenciales que la planta requiere para su desarrollo y reproducción; sin embargo en la mayoría de los casos no en las cantidades suficientes para obtener rendimientos altos y de buena calidad, por lo que es indispensable agregar los nutrimentos por medio de fertilizantes.
  36. 36. Sin el uso de los fertilizantes, los rendimientos serán cada vez mas bajos debido al empobrecimiento paulatino del suelo por la extracción de los nutrimentos en las cosechas, un suelo infértil produce menos, tiene menor cubierta vegetal y esta expuesto a la erosión. El uso adecuado del fertilizante requiere conocer sus características, su efecto en las plantas y el suelo, las formas de aplicación y como se deriva y se prepara una dosis de fertilización con base en los fertilizantes disponibles.
  37. 37. Los fertilizantes se aplican para subsanar las deficiencias de nutrimentos primarios, secundarios y con menor frecuencia para micronutrimentos. Las deficiencias se pueden diagnosticar visualmente; sin embargo se deben confirmar con el análisis químico de la planta, ya que otros problemas se pueden confundir con carencias nutrimentales.
  38. 38. Lograr una agricultura sustentable, plantea un dilema complejo en donde la meta de alcanzar altos rendimientos en los cultivos, contrasta con la necesidad de reducir el deterioro ambiental generado en el proceso productivo. Sin embargo, en lo que respecta a la utilización de fertilizantes, un manejo racional de los nutrientes agregados permite lograr óptimos niveles de productividad y al mismo tiempo minimizar el impacto ambiental.

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