Применение азотсодержащих соединений

Группы азотных удобрений

Нитратные удобрения содержат азот в нитратной форме (NO3-). К этой группе относятся натриевая селитра NaNO3 и кальциевая селитра Ca(NO3)2.

Нитратные удобрения являются физиологически щелочными и сдвигают реакцию почвы от кислой к нейтральной. В связи с этим свойством их использование очень эффективно на кислых дерново-подзолистых почвах. Не рекомендуется использование натриевой селитры на засоленных почвах.[1]

Производство азотных удобрений основывается на получении синтетического аммиака из молекулярного азота и водорода.

Азот образуется при прохождении воздуха через генератор с горящим коксом.

Источники водорода – природный газ, нефтяные или коксовые газы.

N2 3H2 → 2NH2

Синтетический аммиак идет на производство аммонийных азотных удобрений и азотной кислоты, которая используется для получения аммонийно-нитратных и нитратных удобрений.[1]

Химические свойства предельных аминов

По этой причине у аминов как и у аммиака существенно выражены основные свойства.

Связь катиона водорода с атомом азота в молекуле амина реализуется с помощью донорно-акцепторного механизма за счет неподеленной электронной пары атома азота. Предельные амины являются более сильными основаниями по сравнению с аммиаком, т.к. в таких аминах углеводородные заместители обладают положительным индуктивным ( I) эффектом. В связи с этим на атоме азота увеличивается электронная плотность, что облегчает его взаимодействие с катионом Н .

Ароматические амины, в случае если аминогруппа непосредственно соединена с ароматическим ядром, проявляют более слабые основные свойства по сравнению с аммиаком. Связано это с тем, что неподеленная электронная пара атома азота смещается в сторону ароматической π-системы бензольного кольца в следствие чего, электронная плотность на атоме азота снижается.

Предельные амины реагируют с водой лучше, чем аммиак, ввиду более сильных основных свойств.

Основные свойства предельных аминов увеличиваются в ряду.

Вторичные предельные амины являются более сильными основаниями, чем первичные предельные, которые являются в свою очередь более сильными основаниями, чем аммиак. Что касается основных свойств третичных аминов, то то если речь идет о реакциях в водных растворах, то основные свойства третичных аминов выражены намного хуже, чем у вторичных аминов, и даже чуть хуже чем у первичных.

Вторичные амины дают в аналогичных условиях маслянистые жидкости, так называемые N-нитрозаминами, но данная реакция в реальных заданиях ЕГЭ по химии не встречается. Третичные амины с азотистой кислотой не взаимодействуют.

Как можно видеть из иллюстрации, в молекуле анилина аминогруппа непосредственно соединена с ароматическим кольцом. У таких аминов, как уже было сказано, основные свойства выражены намного слабее, чем у аммиака. Так, в частности, анилин практически не реагирует с водой и слабыми кислотами типа угольной.

Данная реакция является качественной на анилин и часто позволяет определить его среди прочих органических соединений.

Анилин реагирует с азотистой кислотой, но в виду специфичности и сложности данной реакции в реальном ЕГЭ по химии она не встречается.

Предлагаем ознакомиться  Рута душистая: выращивание и применение

Получение анилина

1. Восстановление маталлами нитробензола в присутствии сильных кислот-неокислителей:

C6H5-NO2 3Fe 7HCl = [C6H5-NH3] Cl- 3FeCl2 2H2O

2. Далее полученную соль обрабатывают щелочью для высвобождения анилина:

[C6H5-NH3] Cl NaOH = C6H5-NH2 NaCl H2O

В качестве металлов могут быть использованы любые металлы, находящиеся до водорода в ряду активности.

Реакция хлорбензола с аммиаком:

С6H5−Cl 2NH3 → C6H5NH2 NH4Cl

Аминокислотами называют соединения в молекулах которых присутствуют два типа функциональных групп – амино (-NH2) и карбокси- (-COOH) группы.

Другими словами, аминокислоты можно рассматривать как производные карбоновых кислот, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на аминогруппы.

Таким образом, общую формулу аминокислот можно записать как (NH2)xR(COOH)y, где x и y чаще всего равны единице или двум.

Поскольку в молекулах аминокислот есть и аминогруппа и карбоксильная группа, они проявляют химические свойства схожие как аминов, так и карбоновых кислот.

Поведение в почве

Минеральные

Выпускаемые промышленностью азотные минеральные удобрения условно делятся на простые и комплексные.

В состав первых входит один основной химический элемент и несколько других в незначительных количествах. В составе комплексных до 3-х основных элементов и несколько дополнительных в небольших количествах.

Каждый вид азотосодержащих удобрений отличается долей содержащегося азота от общей массы.

Аммиачные:

  • жидкий аммиак — 82,3%;
  • водный аммиак — 17-21%;
  • сульфат аммония — 20,5%;
  • хлористый аммоний — 24-25%;

Нитратные:

  • натриевая селитра — 16,4%;
  • кальциевая селитра — 13,5-15,5%;

Аммиачно-нитратные:

  • аммиачная селитра — 34-35%;
  • известково-аммиачная селитра — 20,5%;
  • аммиакаты на основе аммиачной селитры — 34,4 -41%;
  • аммиакаты на основе кальциевой селитры — 30,5-31,6%;
  • сульфонитрат аммония — 25,5-26,5%.

Фосфорные

Фосфорные удобрения, содержащие азот, называют азотно-фосфорными. Это сложные двух- или трехкомпонентные удобрения на основе азота, фосфора, калия.

Двухкомпонентные:

  • азотофосфат — 33% азота (N), 3-5% фосфора (P);
  • аммофосфат — 6% (N), 45-46% (P);
  • диаммонийфосфат — 18% (N), 46% фосфатов;
  • аммофос — 11-12% (N), 44-50% фосфорной кислоты (H₃PO₄);
  • нитрофосфат — 32-33% (N), 1,3-2,6% (P).

азотные удобрения

Трехкомпонентные:

  • суперфос-NS- 12% (N), 25%(H₃PO₄) , 25% серы (S);
  • нитрофоска — 12-17% (N), 12-17% (P), 12-17% калия (K);
  • аммофоска — 12% (N), 15% (P), 15% (K), 14% (S);
  • диаммофоска — 10% (N) (аммонийная форма), 26% (H₃PO₄), 26% (K).

Фосфорно-калийные удобрения не содержат хлора и натрия, поэтому подходят для подкормки любых овощей, ягод, фруктов.

Карбамид

Относится к группе амидных удобрений, созданных на основе мочевины (второе название карбамида) с высоким содержанием азота:

  • мочевина — 46% азота;
  • мочевина-формальдегид — 38-42%;
  • аммиакаты на основе карбамида — 37-40%.

Прежде чем внести удобрение в почву, необходимо рассчитать его количество. Для этого нужно знать состав почвы, содержание в ней азота, необходимую норму потребления его для растений, подкормка которых планируется.

Все однокомпонентные азотные удобрения хорошо растворимы в воде.

Предлагаем ознакомиться  Удобрение сульфат калия: применение на огороде, состав и что это такое

передвигаются вместе с почвенным раствором и связываются в почве только биологическим типом поглощения. Биологическое поглощение активно только в теплое время года. С поздней осени до ранней весны нитраты легко передвигаются в почве и в условиях промывного водного режима могут вымываться, что особенно характерно для легких почв.

В теплое время года в почвах преобладают восходящие потоки влаги. А растения и микроорганизмы активно поглощают нитратный азот.

формы в почве поглощаются почвенным комплексом (ППК) и переходят в обменно-поглощенное состояние. В таком виде подвижность азота теряется, и он не вымывается. Исключение – легкие почвы с низкой емкостью поглощения.

Дальнейшие процессы нитрификации способствуют трансформации азота в нитратные формы и биологическому поглощению его растениями и микроорганизмами почвы.

Эффективность внесения азотных удобрений зависит от почвенно-климатических условий региона. Наибольшая эффективность азотных удобрений наблюдается в районах достаточного увлажнения.

. Действие азотных удобрений устойчиво положительно. Причем, с повышением степени выщелоченности черноземов возрастает и эффективность азотных удобрений.

нечерноземной зоны испытывают острую нехватку азота, поэтому здесь наблюдается высокая эффективность действия азотных удобрений. Однако в условиях промывного режима почвы отмечаются значительные потери азота, и его внесение производят преимущественно в весенний период.

. Действие азотных удобрений снижается, поскольку в минимуме оказываются фосфорные и калийные удобрения. Однако в первые годы освоения торфяников в центральных и северо-западных районах нечерноземной зоны возрастает и эффективность азотных удобрений.

правобережной лесостепи Украины показывают большую эффективность по применению азотных удобрений, чемлевобережной.

. Наблюдается меньшая эффективность азотных удобрений в Поволжье. В Центрально-Черноземной зоне и на Северном Кавказе она несколько выше.

при повышении засушливости климата действие азотных удобрений уменьшается либо становится очень неустойчивым. Но в условиях орошения эффективность действия азотных удобрений возрастает и бывает даже более высокой, чем фосфорных и калийных удобрений.

Молдавии отличаются большими прибавками урожая.

Молдавии характеризуются меньшей эффективностью однокомпонентных азотных удобрений.

. Азотные удобрения показывают значительную эффективность, но и действие значительно ослабляется с запада на восток.

отличаются значительным положительным действием азотных удобрений.

. Эффективность удобрений снижается.

. При лучших условиях увлажнения отмечается хорошее действие удобрений. В засушливых условиях действие азотных удобрений бывает слабым.

Способы внесения

Азотные удобрения вносятся в основное внесение, припосевное внесение и в качестве подкормок. Способ зависит от формы содержания азота и почвенно-климатических условий местности.[2]

Кислотные свойства аминокислот

NH2CH2COOH CH3OH → NH2CH2COOCH3 H2O

Предлагаем ознакомиться  Что такое куркума: применение и полезные свойства, лучшие рецепты здоровья и красоты

1. Oбразование солей при взаимодействии с кислотами

NH2CH2COOH HCl → [NH3CH2COOH] Cl—

2. Взаимодействие с азотистой кислотой

NH2-CH2-COOH HNO2 → НО-CH2-COOH N2↑ H2O

Примечание: взаимодействие с азотистой кислотой протекает так же, как и с первичными аминами

Применение азотсодержащих соединений

3. Алкилирование

NH2CH2COOH CH3I → [CH3NH2CHCOOH] I—

4. Взаимодействие аминокислот друг с другом

Аминокислоты могут реагировать друг с другом образуя пептиды – соединения, содержащие в своих молекулах пептидную связь –C(O)-NH-

Помимо этого, поскольку молекулы образующихся пептидов как и исходные молекулы аминокислот содержат аминогруппы и карбоксильные группы, сами пептиды могут реагировать с аминокислотами и другими пептидами, благодаря образованию новых пептидных связей.

Получаемая в результате этой реакции капроновая смола используется для производства текстильных волокон и пластмасс.

Получение аминокислот

1) Реакция хлорпроизводных карбоновых кислот с аммиаком:

Cl-CH2-COOH 2NH3 = NH2-CH2-COOH NH4Cl

2) Расщепление (гидролиз) белков под действием растворов сильных минеральных кислот и щелочей.

Влияние на сельскохозяйственные культуры

Азотным удобрениям принадлежит ведущая роль в повышении урожайности различных сельскохозяйственных культур. Это связано с ролью азота как важного биологического элемента, играющего исключительную роль в жизни растений.

Достаточное снабжение азотом усиливает синтез органических азотистых веществ. У растений образуются мощные листья и стебли, интенсивность зеленой окраски усиливается. Растения хорошо растут и кустятся, улучшается формирование и развитие органов плодоношения. Эти процессы способствуют повышению урожайности и содержанию белка.

Однако необходимо учитывать, что односторонний избыток азота может задерживать созревание растений, способствуя развитию вегетативной массы при уменьшении развития зерна, корнеплодов или клубней. У льна, зерновых и некоторых других культур избыток азота вызывает полегание (фото) и ухудшение качества растениеводческой продукции.

Так, в клубнях картофеля может снизиться содержание крахмала. В корнеплодах сахарной свеклы снижается сахаристость и возрастает содержание небелкового азота.

При избытке азотных удобрений в кормах и овощах накапливаются потенциально опасные для здоровья человека и животных нитраты.[1]

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

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).

Муравин Э.А. Агрохимия. – М. КолосС, 2003.– 384 с.: ил. – (Учебники и учебные пособия для студентов средних учебных заведений).

Применение азотсодержащих соединений

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).

Corn in Residue with Healthy Soil, by  USDA NRCS South Dakota, по лицензии CC BY-SA

lodging, by  Mary Burrows, Montana State University, Bugwood.org, по лицензии CC BY

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх
Adblock detector