Ciclo del nitrógeno – Part 2

El nitrógeno es un elemento atómico con el número atómico 7 y el símbolo N. El nitrógeno es abundante en aminoácidos, ácidos nucleicos y la molécula de transferencia de energía trifosfato de adenosina. Después del oxígeno, el carbono y el hidrógeno, el nitrógeno constituye alrededor del 3% de la masa total. El ciclo del nitrógeno representa el movimiento del nitrógeno desde la atmósfera a la biosfera y las moléculas orgánicas y viceversa.

Los árboles frutales de hueso requieren un suministro anual adecuado de nitrógeno para un crecimiento y productividad saludables, como aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos y otros nutrientes vitales. El amonio o el nitrato son las formas más comunes de nitrógeno que toman las raíces finas. La absorción puede verse influenciada por el tipo de suelo, el pH, la temperatura, el nivel de humedad del suelo y la época del año. 

Propiedades del Nitrógeno

• El nitrógeno es un gas incoloro.
• El nitrógeno es un gas iNodero.
• El nitrógeno también se puede disolver en agua.
• La energía de activación del nitrógeno molecular para una reacción suele ser muy alta debido a su alta energía de enlace, lo que lo hace relativamente inerte para la mayoría de los reactivos en condiciones normales.
• Además, la inusual estabilidad termodinámica de la molécula de nitrógeno contribuye significativamente a la inestabilidad termodinámica de muchos compuestos de nitrógeno, cuyos enlaces, aunque fuertes, son mucho más débiles que los del nitrógeno molecular.
• En los compuestos de coordinación complejos, las moléculas de nitrógeno pueden actuar como ligandos.

Ciclo del nitrógeno

El nitrógeno, que se encuentra en las proteínas y los ácidos nucleicos, es necesario para que exista la vida en la Tierra. El nitrógeno se pone a disposición de las plantas a través de una secuencia de cambios microbianos, que a su vez sustentan toda la vida animal.

El ciclo del nitrógeno es un proceso biogeoquímico en el que el nitrógeno inerte de la atmósfera se convierte en una forma que puede ser utilizada por los organismos vivos.

El nitrógeno orgánico se encuentra en las criaturas vivas y se transfiere a lo largo de la string alimenticia a través de la ingesta de otros organismos vivos. Hay una gran cantidad de nitrógeno inorgánico en la atmósfera. Este nitrógeno se pone a disposición de las plantas mediante bacterias simbióticas que convierten el nitrógeno inerte en formas útiles, como nitritos y nitratos. El nitrógeno sufre numerosos cambios para mantener el equilibrio del ecosistema. El ciclo del nitrógeno marino es uno de los ciclos biogeoquímicos más complejos y afecta a una amplia variedad de biomas.

Etapas del ciclo del nitrógeno

La fijación de nitrógeno, la nitrificación, la asimilación, la amonificación y la desnitrificación son los pasos del proceso del ciclo del nitrógeno.

Fijación de nitrogeno

La fijación de nitrógeno es un proceso químico que convierte el nitrógeno molecular de la atmósfera, que tiene un fuerte enlace covalente triple, en amoníaco o compuestos nitrogenados relacionados, principalmente en el suelo o en ambientes acuáticos, pero también en la industria.

Las bacterias fijadoras de nitrógeno simbióticas se infiltran en los pelos de las raíces de las plantas huésped, multiplicándose y estimulando la producción de nódulos de raíces, agrandamientos de células vegetales y bacterias en las proximidades. Las bacterias dentro de los nódulos convierten el nitrógeno libre en amoníaco, que la planta huésped usa para crecer. Las semillas se inyectan con frecuencia con cultivos comerciales de especies de Rhizobium apropiadas para promover la formación de suficientes nódulos y el crecimiento óptimo de las leguminosas.

Nitrificación

La presencia de microorganismos en el suelo convierte el amoníaco en nitrato en este proceso. Cuando las especies de bacterias Nitrosomonas oxidan el amoníaco, producen nitratos. Nitrobacter luego transforma los nitritos generados en nitratos. Esta respuesta es crucial porque el gas amoníaco es tóxico para las plantas.

2NH ₄ ⁺ + 3O ₂ → 2NO ₂ ^– + 4H ⁺ + 2H ₂ O

2NO ₂ ^– + O ₂ → 2NO ₃ ^–

Asimilación

Las plantas usan sus raíces para absorber moléculas de nitrógeno del suelo, que están disponibles en forma de amoníaco, iones de nitrito, iones de nitrato o iones de amonio y se usan para producir proteínas vegetales y animales. Las plantas ingresan a la red alimentaria de esta manera cuando son consumidas por los consumidores primarios.

amonificación

Cuando las plantas o los animales mueren, el nitrógeno de la materia orgánica se libera de nuevo en el suelo. Los descomponedores, presentes en el suelo, convierten los desechos orgánicos nuevamente en amonio. Durante el proceso de descomposición, se crea amoníaco, que luego se utiliza en otras actividades biológicas.

El nitrógeno en el ecosistema debe estar disponible en una forma que los organismos vivos puedan utilizar. En esta condición, la amonificación es crítica porque le da nitrógeno al suelo de una manera que las plantas pueden usar y pasarlo a lo largo de la string alimenticia. La amonificación es la mayor técnica de obtención de nitrógeno para muchos tipos de plantas que viven en suelos ácidos. Cuando se usan fertilizantes para aumentar los niveles de amoníaco en el suelo, las algas pueden crecer demasiado, causando toxicidad en el suelo y desequilibrio del ecosistema.

desnitrificación

Este proceso biogeoquímico es una de las principales respuestas a los cambios en el contenido de oxígeno en el medio ambiente. La desnitrificación es un proceso natural que se produce en concentraciones extremas tanto en ecosistemas terrestres como acuáticos en entornos regulados, como entornos marinos y de agua dulce, suelos tropicales y templados, plantas de tratamiento de aguas residuales, acuíferos, almacenamiento de estiércol, etc.

Preguntas conceptuales

Pregunta 1: ¿Dónde se encuentra el nitrógeno?

Responder:

Es el quinto elemento más abundante en el universo, representa alrededor del 78 por ciento de la atmósfera terrestre y contiene aproximadamente 4.000 billones de toneladas de gas. Un método para eliminar el nitrógeno del aire licuado es la destilación fraccionada.

Pregunta 2: ¿Para qué se utilizan los tanques de nitrógeno?

Responder:

Para evitar la oxidación y producir un entorno seguro e inerte que elimine los gases generados por el horno, se utiliza nitrógeno.

Pregunta 3: ¿Cómo se fija el nitrógeno?

Responder:

Una variada gama de microorganismos conocidos como diazótrofos, que incluyen bacterias como Azotobacter y Archaea, fijan nitrógeno en el suelo de forma orgánica. Las plantas desarrollan conexiones simbióticas con las bacterias fijadoras de nitrógeno, particularmente las leguminosas.

Pregunta 4: ¿Cómo se produce el nitrógeno en el medio ambiente?

Responder:

La mayoría de las moléculas de nitrógeno están presentes en la atmósfera. El nitrógeno se puede encontrar tanto en el agua como en el suelo en forma de nitratos y nitritos.

Pregunta 5: Defina desnitrificación.

Responder:

El proceso de convertir el nitrato en nitrógeno gaseoso permite que los compuestos de nitrógeno regresen a la atmósfera. Esta es la penúltima etapa del ciclo del nitrógeno y ocurre en ausencia de oxígeno.