Composition d'un engrais

[invite310b3b4c]

Bonjour à tous,
j'ai trouvé dans mon hangar un seau d'engrais qu'on a du vider en vrac, seulement je ne sais plus de quoi il s'agit car celui qui l'a fait n'a pas laissé le sac à côté. Du coup j'ai procédé à quelques analyses qualitatives pour tenter d'identifier le composé contenu dans cet engrais. Je vous poste ici les résultats des expériences en ne donnant aucune analyses personnelles pour voir si votre conclusion s'approche de la mienne, car j'ai peur d'être un peu influencé par un engrais que je sais avoir déjà vu dans le hangar.

Apparence: L'engrais est sous forme d'un solide cristallin pulvérulent.
Je fais une solution aqueuse concentrée à chaud de cet engrais, il a l'air très soluble et seule une petite quantité cristalline refuse de se dissoudre. Je fais ensuite quelques tests avec cette solution (chaque expérience est réalisé avec un nouvel échantillon de l'engrais sauf si je précise le contraire).

Ajout d'extrait de choux rouge qui garde une couleur rouge avec la solution d'engrais.

Ajout d'une solution de K2CO3:
- Aucun précipité ne se forme, j'observe une effervescence.

Ajout d'une solution de Ba(NO3)2
- Formation d'un précipité blanc, compact qui coule au fond du tube.

Ajout d'une solution saturée et de NaCl.
- Aucun précipité ne se forme, pas même en attendant quelques minutes, ni en agitant la solution ni en faisant grincer le verre du tube.

Ajout d'une solution de NaOH à 30%:
- Aucune précipitation instantanée.
- Je chauffe un peu la solution et je sens une odeur d'ammoniac.
- Je laisse refroidir la solution, et j'introduis un cristal de NaCl et après quelques minutes j'observe la formation d'un solide qui se propage et fini par prendre tout le volume du liquide présent dans le tube à essais, j'observe aussi un dégagement de chaleur lors de la cristallisation, apparemment il s'agit d'un composé en sursaturation. Ce précipité se dissout à chaud et dans H2SO4 à 30%.
- Je récupère une quantité plus conséquente de ce précipité à partir de NaOH (30%) dans un bécher. Je le dissous dans de l'eau tiède et il précipite avec une solution de sulfate d'aluminium, le précipité formé se dissout quand j'ajoute HCl(aq) (30%).

Je fais chauffer une quantité de cet engrais, voici mes observations en fonction de la température:
140°C l'engrais pulvérulent et cristallin commence à s'agglomérer et à former des boulettes.
179°C l'engrais se liquéfie complètement.
En continuant de chauffer j'observe un bouillonnement avec une odeur d'ammoniac, lorsque j'approche une baguette enduite d'acide chlorhydride (30%) il se forme des fumées blanches.

Merci d'avance pour votre aide.
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[moco]

Tu n'es pas assez précis dans la description de tes observations.
Le fait qu'il se dissolve bien dans l'eau chaude (et qu'il le reste à froid) montre que c'est probablement un nitrate (ou peut-être un sulfate,ou un chlorure).

Quand tu ajoutes K₂CO₃, tu dis que tu observes une efflorescence. Très bien. Mais est-ce que cette effervescence est vigoureuse comme comme quand on mets du bicarbonate dans du vinaigre (auquel cas ton produit contient un acide) ? Ou bien est-ce qu'on voit assez peu de mousse ? Si c'est peu, il est possible que ton produit soit un sel d'ammonium, car il y aurait la réaction qui est un équilibre :
NH₄⁺ + CO₃^2- --> NH₃ + H₂O + CO₂.

Quand tu ajoutes du nitrate de baryum, tu vois apparaître un précipité. C'est très curieux. Il faudrait voir si ce précipité est lui-même soluble si tu ajoutes le double ou le triple d'eau pure. Auquel cas ton précipité pourrait être du nitrate ou du chlorure de baryum. Si le précipité ne se redissout pas du tout, c'est le signe d'un ion sulfate.

Au point où nous en sommes, on pense que ce serait NH₄Cl, NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄
Si tu rajoutes NaOH concentré, tu devrais observer très vite l'odeur d'ammoniaque.

L'effet de NaCl solide qui provoque la solidification de tout le liquide est le plus curieux. Il se peut que cela soit du nitrate d'ammonium, en solution sursaturée. Le précipité que tu récupères alors est sans doute le même que celui que tu as sorti de ton seau. mais il est souillé par un peu de NaOH.

C'est ce NaOH qui provoque la formation d'un précipité avec le sulfate d'aluminium, en formant de l'hydroxyde d'aluminium Al(OH)₃ gélatineux. L'engrais seul ne devrait pas réagir du tout avec ce produit.

Le chauffage des sels d'ammonium provoque toujours leurs décomposition. NH₄Cl sublime, et se dépose dans les parties froides.
Seul NH₄NO₃ fond avant de se décomposer. Mais sa décomposition produit une étrange réaction :
NH₄NO₃ --> N₂O + 2 H₂O
Mais attention. Si on chauffe trop énergiquement, la décomposition est explosive. C'est elle qui a produit l'accident qui s'est produit à Toulouse il y a quelques années et qui a détruit une usine de NH₄NO₃ en entier.
N₂O est un gaz incolore et inodore.

Ce qu'il faudrait faire, c'est voir s'il y a une réaction avec une solution très diluée de nitrate d'argent. Si oui, le produit est un chlorure. Si non, c'est peut-être un nitrate d'ammonium.

Ce que tu devrais alors faire, c'est faire et broyer un mélange quasi sec entre ton engrais et NaOH, ou entre ton engrais sec et une solution très concentrée de NaOH. Dans ce cas, tu devrais sentir une odeur forte et incommodante d'ammoniac.

Il faudrait aussi prudemment pousser le chauffage à fond. Si tu as un sel d'ammonium pur, il ne devrait rien rester au fond du tube à la fin de cet essai. Rien.

De toute façon, il faut chercher à confirmer l'étrange expérience de la sursaturation.

[invite2313209787891133]

Bonjour

Tu peux aussi faire une solution saturée à 20°C, puis la sécher; la concentration massique de sel permettra de cibler le composé.

Tu peux aussi faire une solution et l'évaporer une goutte sur une lame de microscope; la forme des cristaux donne une indication de la nature du sel.
D'après les observations réalisées ton produit doit contenir du sulfate d'ammonium, mais il s'agit peut être d'un mélange de plusieurs sels, dans ce cas le test au microscope permettra de voir plusieurs formes de cristaux.

[invite85b45ef5]

j'aurais commencé par prendre le pH de la solution.
Les engrais contenant des phosphates assimilables ont tous un pH acide.
Ensuite j'aurais tenté de calciner quelques grains pour vérifier s'il restait des cendres?
S'il n'y a aucune cendres,il ne peut s'agir que de sels azotés ammonitrate ou urée: NH4NO3 ou (NH2)2CO
S'il y a des cendres présence de chlorure , de sulfate ou de phosphate
Un engrais fréquemment utilisé est le DAP ou Di-ammonium-phosphate

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite310b3b4c]

Salut à tous et merci pour vos suggestions,

Félicha, pour la mesure de pH, je n'ai pas de pH-mètre, c'est la raison pour laquelle j'ai utilisé du jus de choux rouge qui donne une échelle de pH assez intéressante comme on peut le voir sur ce site http://www.spc.ac-aix-marseille.fr/l...php?article238 mon engrais en solution a donc un pH compris entre 0 et 3. Je penche pour un sel acide, comme un hydrogénosulfate ou un di ou monohydrogénophosphate. Mais comme le rappelle Maurice, l'ion NH4+ est acide et peut aussi réagir avec les carbonates, seulement le dégagement de CO2 était assez vif, même à froid.

Donc d'après vos analyses après mes premiers tests qualitatifs voici les sels que l'on peut suspecter:
NH4Cl, NH4NO3, (NH4)2SO4, (NH2)2CO et (NH4)H2PO4
j'ajouterais NH4HSO4.

Je viens de faire quelques tests supplémentaires:

J'ai calciné au rouge dans une cuillère en argent un peu d'engrais, j'ai pu observer une liquéfaction suivit d'un dégagement gazeux puis il restait un liquide incolore et noirci par endroit qui s'est solidifié en revenant à température ambiante en un solide légèrement mou. J'observe une effervescence lors de l'ajout d'une solution aqueuse à 6.6g/100mL de K2CO3.

On peut dès lors éliminer NH4NO3 et l'urée des produits possible (à supposer que cet engrais soit un composé presque pur).

J'ai testé de nouveau la précipitation avec Ba(NO3)2 et même en diluant par 2 le précipité blanc (qui est plus un trouble blanc) reste bien présent.

J'ai ajouté une solution de AgNO3 et là j'ai observé la formation d'un précipité jaune, pour moi c'est la preuve de la présence de l'ion phosphate, car Ag3PO4 est jaune alors que Ag2SO4 est blanc.

Mon composé est sans doute du dihydrogénophosphate d'ammonium.
La solubilité dans l'eau de ce composé à 10°C est de 39,5g/100gH2O il est susceptible de réagir avec un excès de NaOH pour former Na3PO4 qui n'est soluble qu'à 8.2g/100gH2O et l'excès de soude doit déplacer l'équilibre en faveur de sa cristallisation. L'enthalpie de dissolution de Na3PO4 est de 64 kJ/mol elle est bien positive et peut donc correspondre à l'élévation de température que j'ai observé lors de la cristallisation, enfin pour la tendance à la sursaturation de ce composé je n'en ai pas trouvé de références.

Pensez vous que ma conclusion est trop hâtive ? Demain j'essayerai de mesurer la solubilité de l'engrais pour la comparer aux tables.

[invite2313209787891133]

Si il y a précipitation avec un sel de Ba alors il contient un sulfate aussi. Il s'agit surement d'un mélange de plusieurs sels.

[invite85b45ef5]

ce que tu appelles du dihydrogénophosphate d'ammonium est appelé industriellement MAP c'est à dire mono-ammonium- phosphate. C'est un sel qui est utilisé comme produit de base pour la préparation d'engrais complexes, mais, à ma connaissance il n'est pas commercialisé aux exploitants agricoles en particulier en raison de son pH trop acide..
par contre le (NH4)2HPO4 qui est vendu sous le nom de DAP (Di-ammonium- phosphat est disponible dans le commerce.
C'est vraisemblablement de ce sel qu'il s'agit.
Il est très possible qu'il soit souillé par de l'acide sulfurique en petite proportion, cela à cause de son procédé de fabrication.
à moins qu'un mélangeur n'ait mélangé du DAP avec du sulfate d'ammonium (NH4)2SO4 afin d'abaisser le titre en P2O5 en augmentant le rapport N2/P2O5
De tels mélanges sont parfois demandés par les exploitants agricoles en fonction, d'une part de l'analyse des sols, et d'autre part des semences utilisées et des récoltes espérées..
Ce mélange très soluble est utilisé uniquement au printemps au moment de l'épiaison, car si l'exploitant agricole l'enfouit en automne, l'azote sera lessivé sans avoir été utilisé par le végétal et l'acide phosphorique sera en grande partie perdu pour le végétal car il aura été neutralisé par le Ca du sol et rendu insoluble.

[invite310b3b4c]

@Dudulle: l'hydrogénophosphate de baryum est aussi peu soluble dans l'eau (0,013g/100gH2O à 20°C) et le phosphate de baryum n'est pas soluble du tout avec un pKs=29, il est même capable de précipiter en présence d'hydrogénophosphate.
Pour l'acide phosphorique on a pKa1= 2,12; pKa2= 7,21; pKa3= 12,67
Si on considère la réaction de précipitation:
2HPO4- + 3Ba2+ = Ba3(PO4)2 + 2H+
Cette réaction a pour constante K, telle que:
log K = -2*pKa3-pKs = 3.66 soit K = 4571 c'est assez favorable à la précipitation. Seulement la constante de formation du précipité n'est pas suffisante pour qu'il puisse se former à partir d'un dihydrogénophosphate, en effet si on considère maintenant la réaction:
2H2PO4- + 3Ba2+ = Ba3(PO4)2 + 4H+
log K = -2(pKa2+pKa3)-pKs = -10.76
la constante n'est pas suffisante pour que la précipitation se produise.
Or j'ai observé la formation du précipité directement à partir de la solution de mon engrais, ce qui donne envie de penser que l'on a affaire à (NH4)2HPO4.
Seulement si on considère les domaines de prédominances des espèces issues de l'hydrolyse de H3PO4, on sait que HPO4- ne prédomine plus dès pH<7.21. Donc en abaissant le pH le précipité devrait disparaitre, pourtant j'ai eu beau introduire du HNO3 le précipité au baryum n'a pas disparu. C'est ce qui me fait penser que le précipité est peut être bien du sulfate de baryum qui lui ne disparait pas même lorsque le pH diminue fortement.
Comme ce précipité ne se forme qu'en petite quantité (un trouble de l'eau) comparé à celui d'Ag3PO4 qui est produit massivement dans le tube, il y a des chances que l'hypothèse de felicha selon laquelle l'engrais est souillé par la présence de sulfate soit exacte.

Merci Felicha pour toutes ces informations sur les engrais phosphatés. Je pense que je n'irais pas plus loin dans les tests car j'avais simplement besoin d'hydrogénophosphate d'ammonium (mono ou bi peut m'importe).

[invite2313209787891133]

En effet, les sels de phosphates de baryum n'apparaissent pas sur ma table, ce qui m'a induit en erreur.

Si on admet que ce sel est pur la meilleure façon de l'identifier est de mesurer sa limite de solubilité à 80°C, puis redescendre à 20 et mesurer ce qui a précipité. Avec 2 points on arrive facilement à cerner le composé. Attention à bien mesurer le sel sec, car les sels solubles ont tendance à s'hydrater (ce qui fausserait la pesée).

On peut aussi faire un point de fusion et une densité pour confirmer (un peu plus difficile à faire toutefois) et une mesure d'hygrométrie en milieu fermé avec une solution saturée.

[invite310b3b4c]

C'est vrai que j'aimerai bien connaitre la quantité de phosphate qu'il y a dans l'engrais mais j'ai peu d'idée sur comment mesurer ça. Je ne peux même pas peser la quantité d'Ag3PO4 qui précipite, car Ag2SO4 précipite juste derrière et je ne saurais pas faire la différence entre les 2, c'est dommage car il suffisait de bien le sécher et de le peser pour estimer la quantité de phosphate. En fait j'ai eu beaucoup de mal a trouver une méthode avec mes moyens pour différencier les sulfates et les phosphates. C'est une aubaine que Ag3PO4 soit jaune et Ag2SO4 soit blanc, car à la base c'était la présence d'ion chlorure que je cherchais, comme quoi j'aurais mieux fait de bien regarder mes tables avant d'agir
En parlant de table de solubilité, je te conseille celle de wikipédia http://en.wikipedia.org/wiki/Solubility_table si tu cherches des solubilités en fonction de la température.

Peut être que par dosage acido-basique j'y parviendrais car les pKa de H2SO4 sont bien éloignés du pKa2 et pKa3 de H3PO4, de même que les pKa de H3PO4 entre eux.