БІОНЕОРГАНІЧНА ТА БІООРГАНІЧНА ХІМІЯ - М.В. Яцков - 2014
І. ПРЕДМЕТ, ЗАВДАННЯ, МЕТОДИ ТА ОСНОВНІ НАПРЯМКИ ДОСЛІДЖЕНЬ БІОНЕОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ
1.4. Промислові мінеральні добрива, які утворюють комплексні сполуки з мікроелементами
1.4.2. Фосфатні добрива
Основними формами Фосфору, які випускаються в даний час промисловістю фосфатних добрив, є орто- та поліфосфати.
Здатність фосфатів утворювати розчинні комплекси з йонами металів добре відома. Найбільше ця властивість характерна для концентрованих фосфатів, однак і ортофосфат-йони в деяких випадках є непоганими комплексоутворюючими агентами, особливо у відношенні до Феруму. Нони ортофосфатної кислоти утворюють з йонами Fe3 * *+ комплекси такого складу: [FeHPO4]+; [Fe(HPO4)2]; [Fe(PO4)2]3- [Fe(PO4)3]6. Склад і стійкість металофосфатних комплексів, які утворюються і визначають ступінь їх мобільності, залежать від реакції середовища, співвідношення концентрацій ліганду і металу.
Великі перспективи для використання у якості висококонцентрованих фосфорних добрив мають конденсовані фосфати різного ступеня полімеризації і різної будови. В залежності від способу сполучення структурних одиниць (тетраедрів РО43) можуть утворюватися поліфосфати двох типів - циклічні і ланцюгові:
З багатовалентними катіонами поліфосфати утворюють комплексні сполуки, причому ця взаємодія для ланцюгових фосфатів виражена більш сильніше і комплекси, які утворилися, більш міцні, ніж комплекси з циклічними фосфатами, оскільки з ланцюговими фосфатами метали утворюють стійкі цикли з шести членів:
В якості найпростіших комплексів металів з ди- і триполіфосфат- йонами можна привести такі сполуки:
Таким чином, застосування поліфосфатів-мікроелементів в агрохімічній практиці дає подвійний позитивний ефект: з однієї сторони, поліфосфат-йони сприяють мобільності мікроелементів у грунтовому профілі, захищаючи їх від фіксації; з іншої - мікроелемент-комплексоутворювач знижує темпи гідролізу поліфосфат-йонів, що приводить до збільшення тривалості дії полі- фосфорних добрив і росту коефіцієнта використання Фосфору.
Багаторічні агрохімічні досліди показали, що поліфосфати амонію, які містять два необхідних мікроелемента, є найбільш ефективними добривами під більшість сільськогосподарських культур. Отримують амоній поліфосфати при взаємодії полі- фосфатної кислоти з газоподібним амоніаком за рівнянням реакції:
Отриманий продукт містить 50-60% Фосфору і 15-30% Нітрогену. При підвищенні тиску амоніаку до 0,10 МПа ступінь амонізації поліфосфатних кислот зростає. Кінцевий продукт являє собою суміш низькомолекулярних фосфатів (від орто- до полі фосфатів), які містять 8-10 атомів Фосфору в ланцюгу. Характеристика найпростіших поліфосфатів амонію представлена в табл. 5.
Таблиця 5
Склад поліфосфатів амоніаку (за А. Петербургським)
Добрива |
Формула |
Масова частка, % |
Відношення N: P2O5 |
||
N |
P2O5 |
N+ P2O5 |
|||
Диамонійний дигідроген дифосфат |
(NH4)2H2P2O7 |
13,2 |
66,7 |
79,9 |
0,20 |
Триамонійний гідроген дифосфат |
(NH4)3HP2O7 |
18,3 |
62,0 |
80,3 |
0,30 |
Тетраамонійний дифосфат |
(NH4)4P2O7 |
22,7 |
57,7 |
80,4 |
0,30 |
Пентаамонійний дигідрат трифосфат |
(NH4)5P3O102H2O |
18,4 |
56,2 |
74,6 |
0,33 |
Гексаамонійний гексагідрат тетрафосфат |
(NH4)6P4O136H2O |
15,4 |
26,1 |
41,5 |
0,59 |
У зв’язку з тим, що амоній поліфосфати володіють підвищеною гігроскопічністю, найбільш ефективним є їх застосування в складі комплексних добрив (РКД), куди можна вводити необхідну кількість мікроелементів.
Багато марок РКД з мікроелементами готують на основі амоній поліфосфатів 11-37-0. Загальна кількість мікроелементів в них не повинна перевищувати 3%. Розробка технологічних основ виробництва поліфосфатних кислот дає новий поштовх в хімізації землеробства. Накопичений великий експериментальний матеріал про умови застосування поліфосфатів і їх порівняльній ефективності по відношенню до існуючих простих, складних і комбінованих добрив для різних грунтів і культур.
В числі перспективних нітратно-фосфатних комплексних добрив слід назвати фосфати карбаміду. Проявляючи основні властивості, карбамід взаємодіє з фосфатними кислотами, утворюючи сполуки типу солей:
При взаємодії карбаміду з поліфосфатною кислотою утворюються полі фосфати карбаміду, в яких співвідношення N:P2O5 може змінюватися в широких межах. Поліфосфати карбаміду перспективні як компоненти РКД, які зберігають здатність до комплексоутворення з металами-мікроелементами.
Останнім часом вивчаються нові нітратно-фосфатні сполуки з метою можливого використання їх в якості компонентів висококонцентрованих комплексних добрив. До них відносяться амідні похідні ортофосфатної кислоти: [PO(NH2)3] - триамідортофосфатна кислота; HPO2(NH2)2- диамідортофосфатної кислоти або його амонійна сіль NH4PO2(NH2)2:
