Kimyasal Gübreler Neler İçerir ?

Kimyasal gübreler, Dünyanın hızla artan nüfusuna beslenmek, çiftçilerin her zamankinden daha büyük ve daha sağlıklı bitkiler üretmelerini gerektirir. Mahsul kalitesini ve verimini artırmak için her yıl yüz milyonlarca ton kimyasal gübre ekliyorlar. Karbon dioksit ve suya ek olarak, bitkiler tatmin edici büyüme için en az altı elemente ihtiyaç duyar. Bunlar N(azot), P(fosfor), K(potasyum ), Ca(kalsiyum), S(kükürt) ve Mg (magnezyum)’dur.

Azotlu gübrelerde  nitrat (NO^–₃ ) tuzları, amonyum (NH⁺¹₄ ) tuzları ve diğer bileşikler bulunmaktadır. Bitkiler azotu direkt olarak nitrat olarak absorbe edebilir, ancak amonyum tuzları ve amonyak (NH₃) önce toprak bakterilerinin etkisiyle nitratlara dönüştürülmelidir. Azotlu gübrelerin başlıca hammaddesi, hidrojen ve azot arasındaki reaksiyon sonucu hazırlanan amonyaktır:

3H₂ (g) + N₂ (g)  = 2NH₃ (g)

Alternatif olarak amonyak, aşağıdaki asit-baz reaksiyonlarında amonyum nitrat (NH₄N0₃ ) amonyum sülfat( (NH₄)₂S0₄ ) veya amonyum hidrojen fosfat ( (NH₄)₂HPO₄) a dönüştürülebilir.

NH₃ (aq) +  HNO₃ (aq)   =  NH₄NO₃ (aq)

2NH₃ (aq) + H₂ SO₄ (aq)  =  (NH₄)₂ SO₄ (aq)

2NH₃ (aq)  +  H₃ PO₄ (aq) =  (NH₄)₂ HPO₄ (aq)

Amonyum sülfat hazırlamanın diğer bir yöntemi iki aşamayı gerektirir. Bunlar,

2NH₃ (aq) + CO₂ (aq)  + H₂O (l) =  (NH₄)₂CO₃ (aq)      (1. Raeksiyon)

(NH₄)₂ CO₃ (aq) + CaSO₄ (aq) =   (NH₄)₂SO₄ (aq) + CaCO₃ (s)    (2. Reaksiyon)

Bu en çok tercih edilen yaklaşımdır. Çünkü başlangıç malzemeleri olan karbon dioksit ve kalsiyum sülfat sülfürik aside kıyasla daha ucuzdur.

Tabloda, bazı yaygın gübrelerde azot kütleye göre bileşim yüzdeleri gösterilmektedir. Bir gübreyi birbirinden ayıran bir çok faktör vardır. Bunlar;

1. Gübre hazırlamak için gereken hammaddelerin maliyeti
2. Depolama, taşıma ve kullanma kolaylığı
3. İstenen elementin kütlece yüzde bileşimi
4. Bileşiğin uygunluğu, yani bileşim su içinde çözünür olup olmadığı ve bitkiler tarafından kolayca alınabildikleri.

Tüm bu faktörleri bir araya getirdiğimizde, amonyak en yüksek yüzdeye sahip olmasına rağmen, dünyadaki (amonyum nitrat ) NH₄ NO₃ en önemli azotlu gübredir.

Fosforlu gübreler florasetat (Ca₅ (PO₄ )₃ F ) olarak adlandırılan fosfat kayaçlarından üretilir.

Florapatit suda çözünmez, kalsiyum dihidrojen fosfat [Ca (H₂ PO₄ )₂ ]:

2Ca₅ (PO₄)₃ (s) + 7H₂ SO₄ (aq) =  3Ca(H₂ PO₄ )₂ (aq) + 7CaSO₄ ( aq) + 2HF (g)

Maksimum verim için bu reaksiyonda florapatit sınırlayıcı reaktif haline getirilir. Gübrelerin hazırlanması için konuştuğumuz ve yazdığımız tepkiler nispeten basit görünmektedir. Ancak sıcaklık, basınç ve benzeri koşulları değiştirerek verimi artırmak için bir çok emek harcanır. Endüstriyel kimyagerler genellikle laboratuvarda umut vadeden reaksiyonlar yürütür ve daha sonra seri üretim yapmadan önce bir pilot tesiste test eder.