Fachgebiet - Anorganische Chemie

Neben den Komponenten Licht, Luft, Wasser und Wärme benötigen Pflanzen für ihren Wachstumsprozess auch Nährsalze, die vor allem die Elemente Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Kalium, Calcium, Magnesium und Eisen enthalten müssen. Bei intensiver landwirtschaftlicher Bodennutzung ist es erforderlich, davon insbesondere Stickstoff, Kalium, Phosphor und Calcium dem Boden in Form von Düngemitteln wieder zuzuführen.

Als phosphathaltige Dünger kommen hauptsächlich Calcium-, Ammonium- und Nitrophosphate zum Einsatz.

Das in den natürlichen Apatiten enthaltene tertiäre Calciumphosphat, ${\text{Ca}}_3{\left(\text{P}{\text{O}}_4\right)}_2$, ist in Wasser weitgehend unlöslich und kann in dieser Form von den Pflanzen nicht aufgenommen werden. Es wird daher durch nassen Aufschluss des Rohphosphats mit halbkonzentrierter Schwefelsäure in das Calciumdihydrogenphosphat, $\text{Ca}{\left({\text{H}}_2\text{P}{\text{O}}_4\right)}_2$, überführt:

Das entstehende Gemisch von primärem Calciumphosphat und Gips, $\text{Ca}\text{S}{\text{O}}_{4.2}{\text{H}}_2\text{O}$, (Superphosphat) enthält ca. 16-22 % lösliches ${\text{P}}_2{\text{O}}_5$. Ein höherer Phosphatgehalt lässt sich erzielen, wenn das Calciumphosphat statt mit Schwefelsäure mit Phosphorsäure aufgeschlossen wird:

Doppelsuperphosphatenthält ca. 35 %, Tripelsuperphosphatbis zu 46 % ${\text{P}}_2{\text{O}}_5$.Der trockene Aufschluss von Phosphaten mit Soda, Kalk und Alkalisilicaten bei 1100-1200 $\text{°C}$ im Drehrohrofen führt zu einem Glühphosphat ( Rhenaniaphosphat), das zwar wasserunlöslich ist, von in den Pflanzenwurzeln enthaltenen organischen Säuren jedoch zersetzt werden kann (Langzeitdünger). Ähnliche Eigenschaften hat das bei der Stahlproduktion als Nebenprodukt anfallende Thomasmehl.

Von den drei möglichen Ammoniumphosphaten kommt vor allem das Diammoniumhydrogenphosphat, ${\left(\text{N}{\text{H}}_4\right)}_2\text{H}\text{P}{\text{O}}_4$, als Düngemittel zum Einsatz. Die Verbindung wird technisch durch Einleiten von Ammoniak, $\text{N}{\text{H}}_3$, in eine Phosphorsäurelösung gewonnen:

${\left(\text{N}{\text{H}}_4\right)}_2\text{H}\text{P}{\text{O}}_4$ ist Bestandteil einiger verbreiteter Mischdünger:

Leunaphos

Diammoniumhydrogenphosphat und Ammoniumsulfat, ${\left(\text{N}{\text{H}}_4\right)}_2\text{S}{\text{O}}_4$

Nitrophoska

Diammoniumhydrogenphosphat, Ammoniumsulfat und Kaliumnitrat, $\text{K}\text{N}{\text{O}}_3$

Hakaphos

Diammoniumhydrogenphosphat, Kaliumnitrat und Harnstoff, $\text{C}\text{O}{\left(\text{N}{\text{H}}_2\right)}_2$

Wässrige Lösungen von Ammoniumpolyphosphat dienen als Flüssigdünger.Für die Herstellung der Nitrophosphate wird Apatit mit Salpetersäure, $\text{H}\text{N}{\text{O}}_3$, bei 45-80 $\text{°C}$ aufgeschlossen:

Das Gemisch wird nicht direkt, sondern nach Umsetzung mit Ammoniak und Kohlendioxid ( $\to N{H}_{4}N{O}_3+CaC{O}_3+CaHP{O}_4$) oder mit Ammoniumsulfat ($\to N{H}_{4}N{O}_3+CaS{O}_4+CaHP{O}_4$) für Düngezwecke eingesetzt.

Siehe auch: kalisalzhaltige Düngemittel , stickstoffhaltige Mineraldünge