Как производят мочевину для удобрения

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 19.09.2024

Карбамид (мочевина) – химическое соединение, которое образуется на завершающем этапе метаболизма белков и содержится в моче человека в количестве около 2%. В 1818 г. это соединение исследовал Ульям Праут, являющийся английским химиком и доктором.

Карбамид мочевина стала первым органическим соединением, которое удалось создать синтетическим путем на неорганической основе. Этот метод применил на практике Вильгельм Эдуард Вебер. Немецкий физик впервые получил карбамид синтетическим способом в 1828 г. Сейчас для этих целей все чаще используют непрямой способ, основанный на совмещении аммиака и двуокиси углерода. Эта разработка принадлежит химику Базарову А. И.

Формула мочевины, свойства и методы получения

Химическому веществу принадлежит формула H2N-CO-NH2. Карбамид вступает в реакцию с наиболее распространенными растворителями. Он растворим в воде, аммиаке, находящемся в жидком состоянии, и ангидриде сернистом. Чем выше температура растворителя, тем лучше карбамид с ним взаимодействует. В неполярных растворителях вещество пребывает в неизменном состоянии. Примером таких средств являются алканы и хлороформ.

В промышленности карбамид аммония получают в результате проведения реакции Базарова. Аммиак и углекислый газ нагревают до температуры 130-140°С.

Обычно производство аммиака и мочевины совмещено, т. к. аммиак – один из компонентов, требуемых для осуществления методики Базарова.

В карбамиде содержатся нуклеофилы в виде атомов азота, потому при сочетании мочевины с кислотой происходит нитрование с выделением нитромочевины и солей. Планируя применить карбамид в промышленности и сельском хозяйстве (азотное минеральное удобрение), следует учесть эту особенность.

Применение карбамида (мочевины):

При выполнении определенных задач в строительстве;
В процессе изготовления мебели, для производства ДВП;
В фармакологии (вещество требуется для получения медикаментов, которые оказывают на организм противоопухолевое действие);
Гранулированный карбамид для сельского хозяйства, в качестве удобрения и содержащий 0 2 — 0 3 % влаги, практически не слеживается;
Гуматизированный карбамид, единственное из удобрений, которое применяется как средство борьбы против почкового клеща на смородине, а также грибковых (грибных) и вирусных болезней на плодово-ягодных культурах
Для нейтрализации негативного действия дымовых газов (для чистки мотора, работающего на дизельном топливе, и на электростанциях, мусоросжигающих заводах);
При изготовлении пищевой продукции в качестве добавки E927b (добавляют в жевательную резинку);
В нефтяной промышленности для удаления некоторых составляющих из сырья.

Химический состав карбамида

Мочевина имеет белый цвет и выпускается в виде мелкокристаллического вещества. Кристаллизуется из воды, образуя плоские призмы, которые можно без труда растворить в воде или спирте, и расплавить путем нагревания до температуры 160-190 °C. Когда температура достигает 200 °C, соединение принимает форму циановокислого аммония. В случае повышения температуры до более высоких значений при атмосферном давлении карбамид распадается на биурет, углекислоту, циановую кислоту, аммиак и другие составляющие.

В карбамиде азот содержится в амидной форме, которая отлично усваивается растениями – их корнями и листьями. По этой причине вещество добавляют в грунт в качестве удобрения. Оказавшись в почве, азот меняет свою форму из амидной на аммиачную и в последствии приобретает нитратную форму. Это медленный процесс, потому азот усваивается равномерно.

Видео — производство карбамида

Внешние особенности мочевины

Производится карбамид марки А и В. карбамид марки А является средством промышленного назначения, второй вариант вещества – удобрением. Приобрести карбамид можно в гранулах. Но с недавнего времени запущено производство карбамида в таблетках, потому таблетированную форму этого вещества также можно найти в специализированных магазинах.

Гранулированное средство белое, имеет незначительно выраженный серовато-желтоватый оттенок. Считается, что мочевина в таблетках действует эффективнее, т. к. они покрыты особой оболочкой, которая прекрасно растворяется в воде, но не позволяет азоту испаряться при разложении удобрения. Кроме того, при добавлении в почву карбамида таблетированной формы удается сэкономить запасы удобрения, поскольку его требуется меньше, чем гранул. Но поскольку таблетки эффективнее, они и дороже.

У млекопитающих при метаболизме белка образуется мочевина, это конечный продукт данного процесса. При внесении этого удобрения в грунт подобные процессы протекают и в клетках растений.

Карбамид имеет свойства:

способствует более быстрому наращиванию вегетативной массы;
удобен в применении – придание веществу жидкой формы происходит легко, без образования осадка;
повышает количество белка в составе растений, особенно у злаковых культур;
при использовании в рекомендованных количествах не приводит к накапливанию нитратов в растениях;
помогает бороться с вредителями и является профилактическим средством, предотвращающим их размножение.

Имеются и недостатки:

в виде раствора имеет температуру ниже, чем воздух;
сочетается не со всеми удобрениями;
в результате превышения допустимых дозировок вызывает ожоги у растений и может привести к их уничтожению.

Применение карбамида в сельском хозяйстве

Карбамид широко применяется в сельском хозяйстве, как высокоэффективное азотное удобрение.

Если применить удобрение в бедной почве, азота в его составе может оказаться мало для достижения необходимого эффекта. Чтобы сделать подкормку более концентрированной, не допустив ожогов корней и зеленой части растений, в нее добавляют магния сульфат. Дополнительный компонент требуется в количестве трех килограммов на 100 литров раствора.

Занимаясь приготовлением жидкого состава, учитывайте, что в итоге он получится холоднее, чем воздух. В таком виде раствор использовать запрещено. Идеальная температура удобрения идентична температуре воздуха. Холодный полив является стрессовым воздействием для растений, из-за такой ошибки не только повышается риск возникновения болезней, но и возможна гибель культур.

Весной и осенью, кроме карбамида (мочевины), необходимо вносить и другие удобрения. Их применяют одновременно, чтобы добиться раскисления и насыщения почвенного субстрата питательной средой в виде макро- и микроэлементов. Но не забывайте обращать внимание на сочетаемость минеральных добавок.

Дополнительное поступление азота поможет растениям быстрее развиться, ускорит набор зеленой массы и увеличит скорость протекания межклеточных процессов, синтеза белка.

Азотосодержащие добавки следует использовать весной, когда начинается период вегетации. Если делать это осенью относительно многолетних растений, озимых видов лука и чеснока, можно нанести определенный вред в виде заболеваний и гибели культур.

Внесение карбамида осенью

В некоторых случаях допускается применение мочевины осенью. Это должны быть пустые участки земли, на которых планируется посадка растений после завершения зимы. Но все же такие действия нельзя назвать полностью оправданными, поскольку прологированный эффект не наблюдается, удобрение частично улетучивается и разлагаются с высокой скоростью.

Если планируется использовать азот осенью, воздействие должно быть комплексным. Поскольку карбамид несочетаем с суперфосфатом, эффект от применения которого пролонгированный, эти удобрения рекомендуется использовать в разные сезоны.

В целях насыщения грунта фосфором, осенью вносят монофосфат, обогащение азотом откладывают до весны.

Внесение карбамида весной

Для плодовых деревьев и многолетников готовьте раствор. Жидкий состав добавляйте во влажную почву. Лучше всего выполнять подкормку после дождя, но можно и после предварительного полива большим количеством воды.

Пустые участки, которые планируется перекапывать или подвергать глубокому рыхлению, удобряйте сухим веществом. Чтобы извлечь максимальную пользу, запланированные работы выполняйте в кратчайшие сроки. В противном случае добавка может трансформироваться в аммиак. Помните, что карбамид разлагается всего за 2 дня, максимум за 4.

Некоторые дачники решают действовать заранее, распределяя удобрение по не растаявшему снегу, или же применяют данное средство во время дождя, видимо рассчитывая на способность к быстрому и полному растворению. Это бесполезно, такие способы неэффективные. Если их применить, добавка просто вымоется или испарится. Единственное, что можно получить в итоге – лишние затраты денег, увеличение трудоемкости и плохой урожай.

Для получения желаемого эффекта весной и в вегетационный период, подготовьте траншеи и ямки, добавьте в них приготовленный раствор, затем засыпьте грунтом. Мочевина останется на глубине и растения смогут насытиться азотом. С пустыми участками, предназначенными для перекопки, производите те же манипуляции.

Карбамидом рекомендуется пользоваться при вегетации в случае азотного голодания, которое проявляется медленным процессом развития культур, ослабленным видом, маленькими соцветиями и листьями, осыпанием завязей. Явным признаком недостатка азота является желтоватый цвет зеленой части растений и осветление. Но желтый цвет может появиться и по другой причине – низкое содержание железа и влаги. Оценивайте состояние культур в дневное время суток, при нехватке азота они не увядают, и желтеть начинают сначала старые листья, только потом молодые.

Кроме внесения сухим и в виде раствора, можете применить удобрение для опрыскиваний.

Китайские химики предложили новый способ получения мочевины (важнейшего азотистого удобрения) из азота, углекислого газа и воды при комнатной температуре. Превращение происходит под действием электрокатализатора из наночастиц меди и палладия, нанесенных на диоксид титана. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemistry.

Мочевина ((NH₂)₂CO) или карбамид — важнейшее сельскохозяйственное удобрение, один из наиболее эффективных источников азота для растений. В промышленных масштабах мочевину получают в две стадии: сначала молекулярный азот (N₂) и водород (H₂) пропускают над оксидом железа при температуре 400-500 градусов Цельсия и давлении около 200 атмосфер, чтобы получить аммиак (NH₃) — этот промышленный процесс носит имя Габера-Боша, за его разработку вручили две Нобелевские Премии по химии — в 1918 и 1931 году.

Полученный аммиак смешивают с углекислым газом (СО₂) и вновь нагревают при давлении 200 атмосфер до 150 градусов Цельсия. Оба превращения требуют больших затрат энергии — на производство мочевины и других удобрений на основе аммиака каждый год уходит более двух процентов от всего количества энергии, произведенной человечеством. Тем не менее, менее энергозатратного способа для промышленного превращения молекулярного азота в удобрения ученые пока не знают. Дело в том, что молекула азота очень прочная — два атома азота в ней связаны тройной связью. Чтобы разорвать эту связь, необходимо затратить большое количество энергии, поэтому молекулярный азот вступает в химические реакции только в жестких условиях — при высокой температуре и давлении.

Цзюнь Чэн (Jun Cheng) из Сямэньского университета и Шуаньгуин Ван (Shuangyin Wang) из Хунаньского университета предложили способ получения мочевины в мягких условиях и в одну стадию из азота, углекислого газа и воды. Превращение происходит при комнатной температуре и нормальном давлении в проточной электрохимической ячейке. Водный раствор электролита с углекислым газом и азотом пропускают через неподвижные электроды разделенные мембраной, на поверхность катода (негативно заряженного электрода) был нанесен катализатор из оксида титана с наночастицами палладия и меди. Для определения количества полученной мочевины, растворенной в электролите, использовали спектроскопию ядерного магнитного резонанса, а для анализа газообразных продуктов реакции — метод газовой хроматографии. Наивысшей скорости образования мочевины — 4 миллимоль в час на грамм катодного материала — удалось добиться при потенциале минус 0,4 вольта.

Образование и развитие химических связей во время электрокаталитического процесса отслеживали с помощью инфракрасной спектроскопией с фурье-преобразованием (SR-FTIR) с использованием синхротронного источника. Кроме того, выяснить механизм реакции ученым помогли и квантово-химическое моделирование методом функционала плотности. Оказалось, что реакция начинается с сорбции молекулы азота на поверхность медно-палладиевой наночастицы. При этом происходит перенос электронов с d-орбиталей металлов на разрыхляющую орбиталь молекулы азота и тройная связь между атомами азота частично разрывается, становясь двойной.

Моделирование показало, что присутствие активированной молекулы азота в дальнейшем облегчает сорбцию и восстановление молекул CO₂ до СО на соседних участках катализатора. Молекула СО может отсоединиться от катализатора, но может и вступить в реакцию с молекулой азота, образуя интермедиат *NCON* (звездочки обозначают связь с частицей катализатора) который затем превращается в мочевину (NH₂)₂CO. Расчеты также объяснили, почему наилучший выход реакции наблюдался при потенциале в минус 0,4 вольта — этого значения потенциала достаточно для восстановления углекислого газа, при этом скорость высвобождения СО с поверхности катализатора еще не очень высока.

Над проблемой большого расхода энергии на получение азотсодержащих удобрений работают не только химики, но и биологи. Например, два года назад группа ботаников из США и Мексики вывела новый сорт кукурузы, которая способна получать азотсодержащие вещества от бактерий-симбионтов — это поможет сократить расход удобрений в сельском хозяйстве.

На сегодняшний день ни одни садово-огородные работы, выращивание комнатных цветов не обходится без применения удобрения. Самой востребованной из подкормок является мочевина.

Что такое мочевина

Мочевина или карбамид, это такое удобрение, которое состоит из органических соединений. Многие новички задаются вопросом, мочевина азотное удобрение или нет. Для чего оно нужно и как правильно пользоваться данной подкормкой. И стоит ли вообще удобрять агрохимикатом.

Составляющей удобрения мочевины является азот (около 50%), это самая концентрированная прикормка. При попадании его в землю, карбамид вступает в реакцию с микроорганизмами, которые находятся в почве. В результате все преобразовывается в углекислый аммоний.

Мочевина для развития растений имеет огромнейшее влияние. Ведь тот растительный белок, который находится в каждой клеточке садовой и огородной культуре, образуется при помощи азота. Точнее он способствует образованию молекул, которые содержаться в растительном белке.

Удобрение мочевина способствует быстрому наращиванию зеленной массы растения. Но у него есть небольшой недостаток. Из-за повышенной летучести, оно быстро испаряется и вымывается из грунта. Поэтому лишь его половина усваивается культурой.

Формула мочевины

Карбамид является химическим веществом. Его формула состоит из карбоната и аммония (H2N-CO-NH2). Синтезируют мочевину из аммиака и углекислого газа.

Характеристика удобрения

В промышленности агрохимикат выпускают двух типов – А и В. Для садово-огородных работ необходима мочевина марки В. Карбамид гранулированной формы, светлого окраса с желтизной или земляным оттенком. С недавних пор это удобрение стали производить в форме таблетки.

Таблетированная прикормка считается лучшего качества. Она покрыта специальной оболочкой, которая хорошо растворяется в воде. Но при этом не дает азоту испаряться стремительными темпами.

Мочевина в таблетках хоть и стоит дороже, но в грунт ее вносят в меньшем количестве, чем гранулированной.

Как применяют карбамид

Купив удобрение, нужно знать, как правильно использовать мочевину. Крайне неэффективно ее вносить на поверхность грунта. Она улетучиться, не успев удобрить растение.

Поэтому, для удобрения грядки, дерева или кустарника нужно вырыть углубление. Внести удобрение и присыпать сверху грунтом. После этого полить, чтобы равномерно распределить на участке.

Несмотря на то, что она быстро испаряется, не стоит, вносит подкормку больше нормы. Это негативно скажется на развитии культуры.

Мочевину, в качестве удобрения используют на любых типах грунта. Но особо эффективно оно на дерновых, хорошо увлажненных почвах с невысокой кислотностью.

Учитывая правильные нормы внесения, мочевину используют в садоводстве ранней весной. За неделю-полторы до посева, ее вносят на 10 сантиметровую глубину, присыпая сверху землей.

В весенний период года мочевина используется как средство борьбы с вредителями. До набухания почек, растение опрыскивают специальным раствором (на 5 л. воды – 400 гр. мочевины). С его помощью избавляются от личинок и яиц насекомых паразитов. Так же раствор имеет слабое обеззараживающее свойство.

Инструкция по применению мочевины

Культура	Доза применения препарата	Способ, время, особенности применения препарата
Овощные культуры	5-12 г на 1 м²	Внесение перед посадкой
	5-10 г на 1 м²	Подкормка в период вегетации
	50-60 г на 10 л воды (рабочий раствор — 3 л/100 м²)	Внекорневая подкормка в период вегетации (до цветения)
Плодово-ягодные и декоративные растения	15-20 г на 1 м²	Подкормка
Плодово-ягодные и декоративные растения	20-30 г на 10 л воды	2-х кратная подкормка. Через 5-6 дней после цветения и повторно спустя 25-30 дней

Количество внесенного удобрения в грунт зависит от нескольких факторов:

В почву, какой структуры вносится удобрение;
Степень увлажнения грунта;
Какой способ подкормки применяется;
Состояние самой огородной культуры.

Если грядка засаживается овощами, то в каждую ямку необходимо внести не более 4 гр. мочевины.

Томат и картофель, капуста огурцы и чеснок, клубника, в том числе очень любят подкормки карбамидом. Необходимо приготовить раствор, и развести в десяти литровом ведре воды, 30 гр. мочевины. Каждому отдельному саженцу залить под корень по 1 литру прикормки.

До пробуждения почек садоводы с опытом рекомендуют подкармливать смородиновые кусты раствором мочевины. Для чего в 10 л. воды разводят 20 гр. удобрения. Крыжовнику нужно пару чайных ложек на ведро воды (10 литров).

Плодово-ягодные кустарники и деревца, удобряют следующим образом. По окружности всего приствольного круга вырыть углубления. Внести в него прикормку и сверху присыпать землей. После обильно полить. Молодым саженцам яблонь понадобиться не более 150 грамм мочевины, сливам и вишням 60 гр. Взрослым яблоневым деревьям понадобиться 250 грамм удобрения, вишне и сливе 130 гр.

Через неделю после того, как плодовые и ягодные культуры отцвелись, их нужно подкормить. Для этого в десяти литрах воды разводят 20 гр. карбамида, и выливают на площадь не более одного метра квадратного. Через месяц нужно провести повторную прикормку.

Удобряя цветочные клумбы понадобиться 10 гр. удобрения на 1 квадратный метр участка. Прикормки особенно любят розы и каллы, гиацинты и ирисы.

Внекорневая подкормка мочевиной

Для опрыскивания культур необходимо развести карбамид (1 ст. ложку) в 10 л. воды. Делают это вечером на закате или утром на рассвете. Можно днем в облачную, но не дождливую погоду.

Для борьбы с пурпурной пятнистостью, паршой, монилиальным ожогом деревья и кустарники обрабатываются осенью. Готовиться жидкость для опрыскивания в соотношении 1 кг. мочевины на 20 л. воды.

Если признаки азотного голодания очевидны, растение слабое, плохо развито или осыпаются плодовые и ягодные завязи. Раствор из мочевины в этом случае лучший помощник. Сравнивая с аммиачной селитрой, карбамид не обжигает листочки.

Применение мочевины для комнатных растений

Они так же нуждаются в питании, как и огородные культуры. Удобряя комнатники карбамидом, они будут иметь шикарную зеленую массу и обильно цвести. Растение станет здоровым и правильно развитым.

В зимне время домашние цветы подкармливают ежемесячно. В весенне-летний период каждую неделю. Осенью — два раза в месяц.

Нужно растворить в 5 л воды- 5 гр. удобрения. Одному цветку достаточно 15 грамм жидкости для опрыскивания.

Для получения достойного урожая обязательным условием является регулярная подкормка и обработка растений агротехническими удобрениями. Однако использование различных органических и минеральных веществ не всегда дает положительный результат, а в некоторых случаях приводит к ухудшению состояния сельскохозяйственной растительности. Универсальным удобрением, которое зарекомендовало себя как надежное и проверенное средство, является карбамид или мочевина.

Спектр его применения достаточно широк: он подходит для цветочных, садовых и огородных овощных культур. Поэтому его часто используют в качестве органического компонента во многих комплексных удобрениях минерального происхождения.

Что это такое?

Карбамид является органическим веществом, которое получают химическим путем и применяют в качестве удобрения для разных сельскохозяйственных и декоративных культур. Невысокая стоимость в сочетании с высокими показателями эффективности и простотой использования делают мочевину популярной среди аграриев разного масштаба, начиная от владельцев небольших дачных участков, заканчивая крупными промышленными предприятиями. В состав карбамида входят углерод, кислород, водород и основная составляющая – азот. Все компоненты органического происхождения, поэтому не представляют опасности для здоровья человека. По внешнему виду мочевина выглядит как порошок белого цвета, производными от которого являются таблетки и гранулы.

Увеличение урожайности культур с помощью карбамида можно достигнуть только в том случае, если норма и дозировка его внесения будет соответствовать типу растений и кислотности почвы. Превышение допустимой концентрации активного вещества может повлечь за собой возникновение ожогов корневой системы растительности. Мочевина легко растворяется в любой жидкости, которая имеет водную основу. Поэтому спектр ее применения не ограничивается внесением в почву, ее также используют для внешней обработки культур.

При контакте с воздухом удобрение не теряет своих свойств, однако, при воздействии на него влаги превращается в цельный монолит.

Читайте также: