Undersøgelse af gødningssalte | Kemi B

Side 1

2011

[navn fjernet], 2a.

Samarbejde: Maria, Trine T, Line & Line

Undersøgelse af gødning

Side 2

Aflevering d. 7/10-11 Undersøgelse af gødning [navn fjernet]

Kemi, DH 2a

1

Undersøgelse af gødning

Indledning

Gødning anvendes ofte af landmændene i meget store mængder til at gøde deres marker. Dette gøres fordi afgrøderne skal blive bedre og indeholde mere føde. F.eks. vil havren give større udbytte af korn, når landmanden skal ud og høste hans havremark.

Når der gødes, bruges der ofte NPK-gødning, da denne gødning indeholder de 3 vigtigste grundstoffer, nemlig N (Nitrogen), P (Phosphor) og K (Kalium). Nitrogen indgår bl.a. i ionbindingen NO₃⁻(nitrat) og NH₄⁺(ammonium), Phosphor i PO₄³⁻(Phosphat) og Kalium i K⁺(kalium), og disse samt mange andre ioner har landmandens afgrøder brug for, for at de kan vokse sig store og afgive mere korn. Problemet med gødning er overgødskning, hvor planterne ikke kan nå at optage gødningen, og det kan medføre store konsekvenser for naturen f.eks. iltsvind.

Formål

Formålet med denne opgave er, at undersøge hvilke ioner og dermed hvilke salte, der findes i to forskellige slags gødning.

Teori

Der er lavet et skema, som viser nogle saltes opløselighed i vand ved 20° C.:

L betyder letopløselig og T betyder tungtopløselig, og - angiver, at stoffet ikke eksisterer. Grænsen mellem letopløselig og tungtopløselig er her sat ved 2g opløst stof i 100 g vand. Dvs. at når der f.eks. er mere end

2g Sølvchlorid (AgCl) i en 100 grams vandopløsning, vil det blive en mættet opløsning, og der vil derfor ske et bundfald. Dette kaldes en fældningsreaktion. Et eksempel på en fældningsreaktion kunne være:

𝑁𝑎𝐶𝑙 ( 𝑠) 𝑑𝑒𝑟 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑑𝑒𝑠 𝑚𝑒𝑑 𝐴𝑔𝑁𝑂₃(𝑠)

𝑁𝑎^{+} ( 𝑎𝑞) + 𝐶𝑙^{−} ( 𝑎𝑞) + 𝐴𝑔^{+} ( 𝑎𝑞) + 𝑁𝑂_{3}^{−} ( 𝑎𝑞) → 𝐴𝑔𝐶𝑙 ( 𝑠) ↓ +𝑁𝑎^{+} (𝑎𝑞) + 𝑁𝑂_{3}^{−} (𝑎𝑞)

I denne reaktion vil sølvchlorid være bundfaldet, mens Na⁺ ionen og NO₃⁻ ionen vil være tilskuer ioner.

I Gødning kan de forskellige ioner påvises ved en fældningsreaktion eller ved en farvereaktion. Ved en fældningsreaktion udnytter man, at ioner danner bundfald med en anden ion. Man kan f.eks. påvise

                3-                                   +
phosphationer (PO ) i en opløsning ved at tilsætte sølvioner (Ag ). Herved dannes gult bundfald af
               4

sølvphosphat (Ag_{3} PO_{4}).

3𝐴𝑔^{+} ( 𝑎𝑞) + 𝑃𝑂_{4}^{−3} ( 𝑎𝑞) → 𝐴𝑔_{3} 𝑃𝑂_{4} (𝑠)

Phosphationerne kan komme fra opløst natriumfosfat. Sølvionerne kan komme fra opløst sølvnitrat. Ved en farvereaktion udnytter man, at der dannes en karakteristisk farve ved sammenblanding af ionen og et farvereagens. Den karakteristiske farve dannes ikke med andre ioner.

Nitratreagenset danner et farvet stof, som er rødt, sammen med en opløsning der indeholder nitrationer.

Der findes dog også en anden måde, at påvise de forskellige ioner i gødning på. Hvis man blander ammoniumionionen (NH₄⁺) med hydroxidionen (OH⁻), vil den ammoniumionen afgive en H⁺ ion til OH⁻:

Side 3

Aflevering d. 7/10-11 Undersøgelse af gødning [navn fjernet]

Kemi, DH 2a

2

𝑁𝐻_{4}^{+} ( 𝑎𝑞) + 𝑂𝐻^{−} ( 𝑎𝑞) → 𝐻_{2} 𝑂 + 𝑁𝐻₃(𝑔) ↑

Her kan man måle vha. indikatorpapir, og gødningen indeholder NH₄⁺ ioner, for hvis den gør det, vil reaktionen blive som ovenstående, og indikatorpapiret vil vise en basisk pH-værdi.

Materialer

Kemikalier:

Test opløsninger af:

- 0,1 M KCl

- 0,1 M NH_{4} Cl
- 0,1 M Na_{3} PO_{4}

- 0,1 M NaCl

- Flydende gødning

- Fast gødning

- Demineraliseret vand

Reagens opløsninger:

- Kaliumreagens

- 1 M NaOH

- 0,1 M AgNO_{3}
- 2 M HNO_{3}

Apparatur:

- 1 stk. 5 mL bægerglas

- 1 stk. 100mL (affaldsopsamling)

- Demineraliseret vand

- Indikatorpapir

- 1 brøndplade 8x12

- Mikropipetter

Side 4

Aflevering d. 7/10-11 Undersøgelse af gødning [navn fjernet]

Kemi, DH 2a

3

Fremgangsmåde

Først opløses den faste gødning i demineraliseret vand - 10 perler i et 5 mL bægerglas. Blandingen skal være under omrøring i ca. 2 minutter.

I en brøndplade magen til den på billedet, fyldes 2 dråber af den nævnte opløsning i hver af brøndene.

Dette skal gøres i en bestemt rækkefølge, som ses på nedenstående skema:

1. Kalium 2. Ammonium 4. Phosphat 5. Chlorid

A, positiv test 2M NHO_{3} +

0,1M KCL + 0,1M NH_{4} Cl + 0,1M Na_{3} PO_{4} +
Kaliumreagens 1M NaOH 0,1M AgNO_{3}

0,1M NaCl +

0,1M AgNO_{3}

B, negativ test

Demi. Vand + Demi. Vand + Demi. Vand + Demi. Vand +
Kaliumreagens 1M NaOH Nitratreagens 2M NHO_{3}
C, Flydende Gødning + Gødning + Gødning + Gødning +
gødning 1M NaOH Nitratreagens 0,1M AgNO_{3} 2M NHO_{3}

D, fast gødning 2M NHO_{3} +

Gødning + Gødning + Gødning +
1M NaOH Nitratreagens 0,1M AgNO_{3}

Gødning +

0,1M AgNO_{3}

Når man laver forsøget med ammonium, skal man lige efter sammenblandingen af stofferne, holde et indikatorpair over hullerne (2A-2D). Dette skal gøres, så man kan undersøge, om der sker en reaktion.

Efter forsøget, skal affaldet suges op med pipetter fra brøndene og over i affaldsbægeret.

Alle brugte huller skylles omhyggeligt under vandhanen, og renses med papir. Til sidst skylles alle hullerne med demineraliseret vand.

Resultat

Resultater: 1. Kalium 2. Ammonium 3. Phosphat 4. Chlorid

A Orange bundfald pH = 11 (basisk) Grønt bundfald Hvidt bundfald
B Klar pH = 7 (neutral) Klar Klar
C Orange bundfald pH = 10 (basisk) Gråt/blåt bundfald Grå/Hvidt bundfald
D Orange bundfald pH = 10 (basisk) Grønt bundfald Klar

Side 5

Aflevering d. 7/10-11 Undersøgelse af gødning [navn fjernet]

Kemi, DH 2a

4

Billeder af indikatorpapir:

Side 6

Aflevering d. 7/10-11 Undersøgelse af gødning [navn fjernet]

Kemi, DH 2a

5

Efterbehandling

                      +
Påvisning af kaliumioner, K :

Kalium blev påvist, da vi tilsatte kaliumreagens. Hvis man hælder en opløsning i brøndene, hvor der er kaliumioner i, vil det tilstedeværende kaliumreagens danne et orange bundfald i opløsningen. Dette kan bevises med et reaktionsskema hvor Kalium reagens og kaliumchlorid indgår:

Co ( NO)_{6}^{3−} (aq) + 3K^{+} (aq) → K_{3} Co ( NO)_{6}^{3−} (s)

Opgave 1C og 1D giver samme reaktion som 1A, da der også indgår Kalium-ioner i både den faste og den flydende gødning. Dette stemmer også overens med varedeklarationen.

Påvisning af ammoniumioner, NH_{4}^{+}:

Ammonium blev påvist, da vi tilsatte NaOH. Når man blander NaOH sammen med NH₄Cl eller gødning, som

indeholder NH_{4}^{+}, vil der ske denne reaktion:

𝑂𝐻^{−} (𝑎𝑞) + 𝑁𝐻_{4}^{+} (𝑎𝑞) → 𝐻_{2} 𝑂(𝑎𝑞) + 𝑁𝐻_{3} (𝑔) ↑

Forsøget viste at opgave 2C og 2D giver samme reaktion som 2A, da der indgår N i begge gødninger. I den faste er det N, og i den flydende er det i form af ammoniumkvælstof NH₂. 2A havde dog en højere pH-værdi end 2C og 2D, dette skyldes højt sandsynligt, at der var mere ammonium i den positive test, end i de to gødninger.

Påvisning af phosphationer, PO_{4}^{3-}:

Phosphat blev påvist, da vi tilsatte AgNO₃. Når man blander AgNO₃ med Na₃PO₄ eller gødning som indeholder PO₄⁻, vil der blive dannet et tungtopløseligt salt (sølvphosphat), som danner bundfald. Reaktion ses her:

3 𝐴𝑔^{+} ( 𝑎𝑞) + 𝑃𝑂_{4}^{3−} ( 𝑎𝑞) → 𝐴𝑔_{3} 𝑃𝑂_{4} (𝑠)

Forsøget viste at opgave 4C og 4D giver samme reaktion og resultat som 4A. Som man kan se på varedeklarationen indgår der også phosphat i begge gødninger.

                       -
Påvisning af chloridioner, Cl :

Chlor blev påvist, da vi tilsatte AgNO₃ og HNO₃ (salpetersyrer). Når man blander AgNO₃ med NaCl eller gødning som indeholder Cl⁻, vil der blive dannet et tungtopløseligt bundfald (sølvchlorid). Reaktionen kan ses her:

𝐴𝑔^{+} ( 𝑎𝑞) + 𝐶𝑙^{−} (𝑎𝑞) → 𝐴𝑔𝐶𝑙 (𝑠)

Side 7

Aflevering d. 7/10-11 Undersøgelse af gødning [navn fjernet]

Kemi, DH 2a

6

Forsøget viste at opgave 5C vil give samme reaktion og resultat, hvorimod 5D ikke danner dette bundfald.

Dette skyldes, at der i den flydende gødning er chloridioner, og det er der ikke i den faste. Derfor stemmer dette overens med varedeklarationen.

Til denne del af forsøget, tilsatte vi også salpetersyre, for at salpetersyren skulle forhindre sølvionen (Ag⁺) at reagere med phosphationen (PO₄³⁻) i gødningen.

Diskussion

- Hvilke ioner fandtes i hhv. den flydende og den faste gødning? - Stemmer dette overens med varedeklarationen?

I den faste gødning, også kaldet NPK gødning, fandtes der 12 % N, 5 % P og 14 % K. I den flydende gødning fandtes der disse vandopløselige næringsstoffer: Nitratkvælstof 2,9 % (N-NO₃), Ammoniumkvælstof 1,9 %

(N-NH₂), Phosphor 0,8 % (P), Kalium 3,7 % (K), Magnesium 0,6 % (Mg), Svovl 0,8 % (S), Mangan 0,014 %

(Mn), Jern 0,037 % (Fe), Kobber 0,002 % (Cu), Zink 0,002 % (Zn), Molybdæn 0,0007 % (Mo), Bor 0,0039 %

(B), Chlor max. 0,1 % (Cl) og Flour max. 0,0004 % (F). Dette er skrevet direkte af fra varedeklarationen.

- Hvilke salte kan de påviste ioner komme fra?

De ioner som blev påvist i dette forsøg kunne f.eks. stamme fra salte som ammoniumchlorid (NH₄Cl), kaliumphosphat (K₃PO₄), kaliumchlorid (KCl) og ammoniumphosphat ((NH₄)₃PO₄).

- Hvad er konsekvensen af overgødskning?

Hvis en landmand overgøder sin mark, så planterne ikke kan nå at optage gødningen, vil gødningen næste gang det regner blive skyllet ud i den nærmeste sø, eller synke ned i grundvandet. Hvis det bliver skyllet ud i en sø, kan det medføre iltsvind. Her vil nærringssaltene blive optaget af de hurtigvoksende vandplanter

(alger), og når algerne får sollys, vil de begynde at lave fotosyntese 6𝐶𝑂 + 6𝐻 𝑂 + 𝑠𝑜𝑙𝑙𝑦𝑠 → 𝐶 𝐻 𝑂 +
                                                          2     2             6 12 6

6𝑂_{2}. Alger vokser vha. glukose (𝐶_{6} 𝐻_{12} 𝑂_{6}), og de vil derfor begynde at formere sig. Dyrene kan ikke nå at

spise de store mængder, og da algerne har en kort levetid, vil de dø og synke til bunds. Hernede vil bakterierne gå i gang med forrådnelsesprocessen. Bakterierne som laver dennes proces er fakultative aerobe, men trives bedst ved aerobe forhold. Derfor vil bakterierne bruge ilten nede på bunden af søen, og fiskene må derfor flygte til overfladen, i et forsøg på at finde ilt. Under forrådnelsesprocessen udskiller bakterierne svovlbrinte(H₂S) som er meget giftige. Disse dampe kan fisken ikke tåle, og de vil derfor dø.

Hvis gødningen derimod synker ned mod grundvandet, vil de negative ladede lerpartikler tiltrække positive ladede nærringssalte f.eks. K⁺. Dette er godt, da jorden derved kan holde på de positive nærringssalte, og

planten kan derfor optage dem senere hen, når de får brug for dem. Desværre vil f.eks. PO₄^{3} ⁻ og NO₃⁻ sive

ned gennem jordlagende og ned i grundvandet, da de bliver frastødt fra de negative lerpartikler.

Derfor er overgødskning utrolig farlig for os og vores natur, da det kan ødelægge det naturlige økosystem.

Side 8

Aflevering d. 7/10-11 Undersøgelse af gødning [navn fjernet]

Kemi, DH 2a

7

Konklusion

Jeg kan konkludere, at der findes de 3 vigtigste grundstoffer i begge gødninger, N P og K. Derudover indeholder begge gødninger ammoniumionen NH₄⁺, hvorimod chloridionen Cl⁻ kun fandtes i den flydende gødning.