Почему на этикетках NPK P и K указаны как оксиды? – Наука в гидропонике

Если вы когда-либо имели дело с миром удобрений, вы, вероятно, заметили, что на этикетках удобрений указаны значения NPK на лицевой и оборотной сторонах этикеток, обозначающие химический состав азота, фосфора и калия, присутствующих в продукте. Однако вскоре вы узнаете, что в то время как N — это элементный состав — фактический весовой процент азота в удобрении, — P и K выражаются в более запутанных терминах, в основном это оксиды K.₂О и П₂О₅. Почему мы продолжаем обозначать эти элементы как оксиды? Есть ли реальная причина, по которой лучше было бы выражать их в виде оксидов? В чем смысл? В сегодняшнем посте мы поговорим об удобрениях и анализе удобрений, поговорим о том, почему P, K и другие элементы выражаются в виде оксидов и почему это до сих пор так.

Я слышал, как люди говорят о выражении K как K₂О и Р как Р₂О₅ как следствие того, что K и P фактически присутствуют в удобрениях не в их элементарных формах, а в виде других веществ. Аргумент состоит в том, что предпочтительнее выражать эти элементы в их доступных формах, а не в их элементарных формах. Однако этот аргумент имеет много проблем. Первая состоит в том, что К.₂О и П₂O5 также не присутствует в удобрении, так как эти два элемента также являются очень реактивными формами этих элементов. В частности, калий всегда присутствует в виде K⁺ ионы, причина, по которой было бы более разумно выразить его как элементарный калий, а P на самом деле чаще всего присутствует либо как H₂ПОСЛЕ₄^-2 или ГПО₄^–все они довольно далеки от формы пятиокиси фосфора, которую этикетка описывает как (P₂О₅ является нет фосфат). Азот также не присутствует в виде элементарного N, но чаще всего он присутствует либо в виде NO₃^– или НГ₄⁺ ионы (хотя мочевина и аминокислоты также являются распространенными формами азота в негидропонных удобрениях).

Почему N выражается как элементарный N, а K и P — нет? Причина связана с тем, как эти элементы определялись количественно в прошлом при проведении химического анализа. До того, как мы получили доступ к современным методам, таким как масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, количество элементов определялось с использованием более сложных процедур анализа. Азот обычно определяли количественно с использованием таких методов, как анализ азота по Кьельдалю, поскольку он становился летучим при сжигании образца, в то время как другие элементы количественно определялись из прокаленного образца, что означает, что образец подвергался воздействию высоких температур для удаления из него всей воды и углерода. перед анализом. Эта зола будет содержать все нелетучие элементы, и при определении K и P из этой золы вы иногда сможете определить количество K.₂О и П₂О₅. С точки зрения аналитической химии имело смысл выражать все нелетучие элементы в виде оксидов, потому что концентрацию этих оксидов вы фактически измеряли в лаборатории после прокаливания образца. Эта практика была очень распространена в неорганической химии в целом, потому что анализ многих нелетучих элементов, как правило, шел по тому же пути. Вышеупомянутое, безусловно, является чрезмерным упрощением, вы можете прочитать больше об аналитических методах, использовавшихся в первые дни существования удобрений, здесь, если вы обратите особое внимание на ссылки в этой статье.

В прошлом знание состава удобрений, выраженное таким образом, имело смысл, поскольку лаборатории могли фактически исключить дополнительный шаг преобразования при составлении отчетов и сравнении результатов. Обратите внимание, что в те дни — 1930-1950 — не было карманных калькуляторов, и все нужно было рассчитывать исключительно вручную, поэтому сохранение шагов расчета считалось менее тривиальным, чем сейчас, поскольку кому-то действительно нужно было бы выполнять все эти преобразования с помощью пера. и бумага. Если вам нужно проанализировать 30 образцов удобрений в вашей лаборатории, то вы предпочтете сообщить число, более близкое к тому, которое вы непосредственно измерили, вместо того, чтобы выполнять 30 дополнительных вычислений вручную, чтобы получить другое число. Поскольку все лаборатории измеряли эти элементы одинаковым образом, все согласились с тем, что на этикетках удобрений должно быть указано NK.₂ОП₂О₅.

Мы больше не делаем вещи таким образом, поскольку методы и инструменты, доступные химику-аналитику, менялись со временем, но мы сохраняем эту тенденцию сообщать о вещах таким образом, чтобы иметь согласованность с прошлыми метками NPK. Мы измеряли NPK таким образом уже почти столетие — эра современных удобрений начинается в начале 1930-х годов — так что это было бы кошмаром, чтобы измениться, поскольку, оглядываясь назад, стало бы трудно понять, какие значения были выражены как K.₂О и П₂О₅ и какие из них являются фактическими элементарными P и K, если было сделано изменение.

Таким образом, выражая K и P как K₂О и П₂О₅ имеет мало смысла в современном мире. Мы делаем это, потому что мы унаследовали это от рождения эры удобрений, и мы делаем это, потому что преобразование в эти времена тривиально и поддерживает согласованность со всеми нашими предыдущими отчетами о составах удобрений. Однако важно понимать, что К.₂О и П₂О₅ не являются действительными формами, которые эти элементы имеют в удобрениях, и что мы просто выражаем их таким образом с помощью математических операций. Просто представьте, что вы говорите: «Если калий, присутствующий в этом удобрении, на самом деле весь калий,₂О, тогда это будет х% от массы удобрения».