Bài 14: Phân bón hóa học

- Phân bón cung cấp cho cây trồng 3 loại nguyên tố dinh dưỡng là:

+ Nguyên tố đa lượng: N, P, K.

+ Nguyên tố trung lượng: Ca, Mg, S.

+ Nguyên tố vi lượng: Fe, Cu, Mn, B, Mo …

- Một số loại phân bón: phân đạm, phân lân, phân kali, phân N – P – K…

Từ hình ta có:

+ Nguyên tố đa lượng: P, K.

+ Nguyên tố trung lượng: Ca, S.

+ Nguyên tố vi lượng: Zn, Cu, B, Mn, Si, Mo, Na, Co …

Chất chứa cả hai loại nguyên tố dinh dưỡng đa lượng và trung lượng là: \(\mathrm{Ca(H_2PO_4)_2}\); \(\mathrm{Ca_3(PO_4)_2}\); \(\mathrm{Ca(NO_3)_2}\); \(\mathrm{(NH_4)_2SO_4}\).

Hàm lượng nitrogen trong ammoni sulfate \(\left(\mathrm{NH}_4\right)_2 \mathrm{SO}_4\):

                                 \(\% N=\frac{2 \times 14}{132} \times 100 \%=21,21 \%\)

Hàm lượng nitrogen trong ammoni nitrate \(\left(\mathrm{NH}_4 \mathrm{NO}_3\right)\):

                                \(\% N=\frac{2 \times 14}{80} \times 100 \%=35 \%\)

Hàm lượng nitrogen trong calcium nitrate \(\left(\mathrm{Ca}\left(\mathrm{NO}_3\right)_2\right)\):

                                \(\% N=\frac{2 \times 14}{164} \times 100 \%=17,07 \%\)

Vậy trong các muối trên ammoni nitrate \(\left(\mathrm{NH}_4 \mathrm{NO}_3\right)\) có hàm lượng nitrogen cao nhất.

Hàm lượng nitrogen trong calcium nitrate \(\left(\mathrm{Ca}\left(\mathrm{NO}_3\right)_2\right)\):

\(\% N=\frac{2 \times 14}{164} \times 100 \%=17,07 \%.\)

Hàm lượng nitrogen trong ammoni nitrate \(\left(\mathrm{NH}_4 \mathrm{NO}_3\right)\):

\(\% N=\frac{2 \times 14}{80} \times 100 \%=35 \%\).

Hàm lượng nitrogen trong urea \(\left(\left(\mathrm{NH}_2\right)_2 \mathrm{CO}\right)\):

\(\% N=\frac{2 \times 14}{60} \times 100 \%=46,67 \%\).

Hàm lượng nitrogen trong ammoni sulfate \(\left(\mathrm{NH}_4\right)_2 \mathrm{SO}_4\):

                                                               \(\% N=\frac{2 \times 14}{132} \times 100 \%=21,21 \%\).

Sắp xếp theo chiều tăng hàm lượng nitrogen (% nitrogen) của các muối là:

\(\mathrm{Ca}\left(\mathrm{NO}_3\right)_2,\left(\mathrm{NH}_4\right)_2 \mathrm{SO}_4, \mathrm{NH}_4 \mathrm{NO}_3,\left(\mathrm{NH}_2\right)_2 \mathrm{CO} \text {. } \)

a) Đặt công thức tổng quát của muối là: \(\mathrm{R(NO_3)_n}\).

Theo bài ra, khối lượng của R trong muối là: \(\frac{148×16,216}{100} = 24(amu) .\).

Vậy kim loại R là Mg.

Lại có 24 + 62 × n = 148 Þ n = 2.

Vậy công thức hoá học của muối (X) là: \(\mathrm{Mg(NO_3)_2}\).

b) Công dụng của loại phân bón này: Cung cấp Mg và N cho cây, giúp hệ rễ phát triển mạnh, tăng khả năng hấp thụ nước cho quá trình tổng hợp diệp lục, rút ngắn thời gian sinh trưởng của cây trồng, giúp trái cây có mẫu mã đẹp…

Thành phần chính của hai loại phân lân này đều chứa phosphorus.

+ Phân lân nung chảy có thành phần chính là: \(\mathrm{Ca_3(PO_4)_2}\).

+ Phân superphosphate có thành phần chính là: \(\mathrm{Ca(H_2PO_4)_2}\).

a) Phân lân thích hợp cho đất chua. Bón phân lân vào lúc cây mới trồng.

b) Độ dinh dưỡng của phân lân là hàm lượng % \(\mathrm{P_2O_5}\) có trong phân bón.

Phân kali đỏ chứa KCl.

Phân kali trắng chứa \(\mathrm{K_2SO_4}\) hoặc \(\mathrm{KNO_3}\).

Như vậy các chất này giống nhau: thành phần đều có chứa K.

Một số phương trình hoá học minh hoạ:

\( \mathrm{KOH}+\mathrm{HNO}_3 \rightarrow \mathrm{KNO}_3+\mathrm{H}_2 \mathrm{O} \)

\(\mathrm{KOH}+\mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{KCl}+\mathrm{H}_2 \mathrm{O} \)

\(2 \mathrm{KOH}+\mathrm{H}_2 \mathrm{SO}_4 \rightarrow \mathrm{K}_2 \mathrm{SO}_4+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} .\)

Một số cách bổ sung kali tự nhiên cho cây trồng:

+ Bón tro bếp hoặc đốt rơm rạ lấy tro bón cho cây.

+ Ủ dịch chuối trứng bón cho cây …

Kí hiệu: NPK 15 – 5 – 25 cho biết tỉ lệ % khối lượng của N, \(\mathrm{P_2O_5}\),\(\\)\(\mathrm{K_2O}\) có trong phân.

Giả sử có 100 gam phân bón.

Gọi số mol các muối \(\left(\mathrm{NH}_4\right)_2 \mathrm{SO}_4, \mathrm{Ca}\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{PO}_4\right)_2, \mathrm{KNO}_3\) có trong 100 gam lần lượt là x, y, z.

Ta có:

\(\% N=\frac{28 x+14 z}{100} \cdot 100=16 \Rightarrow 28 x+14 z=16(*)\)

\(\% P_2 O_5=\frac{142 y}{100} \cdot 100=16 \Rightarrow y=\frac{8}{71}(* *)\)

\(\% K_2 O=\frac{0,5 z .94}{100} \cdot 100=8 \Rightarrow z=\frac{8}{47}(* * *)\)

Thay z ở (***) vào (*) được \(\mathrm{x}=\frac{160}{329}\)

Vậy trong 100 gam phân bón có:

\(m_{\left(\mathrm{NH}_4\right)_2 \mathrm{SO}_4}=\frac{160}{329} \cdot 132 \approx 64,2(\mathrm{gam})\)

\(m_{\mathrm{Ca}\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{PO}_4\right)_2}=\frac{8}{71} \cdot 234 \approx 26,4(\mathrm{gam})\)

\(m_{\mathrm{KNO}_3}=100-64,2-26,4=9,4(\mathrm{gam})\)

Vậy tỉ lệ khối lượng các muối \(\left(\mathrm{NH}_4\right)_2 \mathrm{SO}_4, \mathrm{Ca}\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{PO}_4\right)_2, \mathrm{KNO}_3\) cần trộn là xấp xỉ: 64 : 26  : 9.         

Một số ảnh hưởng của phân bón đến môi trường đất, nước và sức khoẻ con người:

+ Phân bón tồn lưu trong đất gây ô nhiễm môi trường đất, môi trường nước, môi trường không khí; giảm độ phì nhiêu của đất trồng; gây hại cho cây trồng và các sinh vật sống trong đất, nước …

+ Con người sử dụng thực phẩm tồn dư hoá chất (phân bón, thuốc bảo vệ thực vật …)  lâu dài sẽ bị ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ.

- Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ phân bón, ta phải tuân thủ các biện pháp sau:

+ Bón đúng liều: để tránh lãng phí và giảm sự tồn lưu của phân bón trong đất.

+ Bón đúng lúc: đúng giai đoạn cây cần nhu cầu dinh dưỡng để phát triển.

+ Bón đúng loại phân: dựa vào từng giai đoạn phát triển của cây trồng và tuỳ đặc điểm của đất trồng để chọn loại phân bón cho phù hợp.

+ Bón đúng cách: giúp cây hấp thu tối đa lượng phân bón, không gây hại cho cây, không giảm độ phì nhiêu của đất trồng, giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường từ phân bón, …

Phân urea: \(\left(\mathrm{NH}_2\right)_2 \mathrm{CO}\).

Hàm lượng nitrogen trong urea \(\left(\mathrm{NH}_2\right)_2 \mathrm{CO}\):

\(\% N=\frac{2 \times 14}{60} \times 100 \%=46,67 \% .\)

Khối lượng urea cung cấp 120 kg đạm là:

\(\frac{120}{46,67} \times 100 \approx 257,12(\mathrm{~kg})\)

Khối lượng urea cung cấp 120 kg đạm là:

\(\frac{150}{46,67} \times 100 \approx 321,41(\mathrm{~kg})\)

Vậy khối lượng urea trong khoảng 257,12 – 321,41 kg/ 1 vụ  là phù hợp.

Khối lượng muối calcium dihydrophosphate \(\left(\mathrm{Ca}\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{PO}_4\right)_2\right)\) có trong 280 kg phân lân là:

                                       \(280 \times \frac{69,62}{100}=194,936(\mathrm{~kg})\)

Khối lượng P có trong 280 kg phân lân là:

                                      \(194,936 \times \frac{31 \times 2}{234}=51,65 \mathrm{~kg} .\)

Lượng phân bón này không gây hại cho đất trồng và vẫn chưa đủ nhu cầu của cây.

Để có 70 kg P cần lượng \(\left(\mathrm{Ca}\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{PO}_4\right)_2\right)\) là: \(\frac{70 \times 234}{31 \times 2}=264,2 \mathrm{~kg}\)

Để có 70 kg P cần lượng phân bón là: \(264,2 \times \frac{100}{69,62}=379,5 \mathrm{~kg}\).

Để có 80 kg P cần lượng \(\left(\mathrm{Ca}\left(\mathrm{H}_2 \mathrm{PO}_4\right)_2\right)\) là: \(\frac{80 \times 234}{31 \times 2}=301,94 \mathrm{~kg}\).

Để có 80 kg P cần lượng phân bón là: \(301,94 \times \frac{100}{69,62}=433,7 \mathrm{~kg}\).

Vậy khối lượng phân lân hợp lí là khoảng 379,5 – 433,7 kg/ha/năm.