El nitrógeno es el elemento más ligero en el Grupo 15 de la Tabla Periódica, también conocido como los pnictógenos. El dinitrógeno, un gas diatómico incoloro e iNodero con la fórmula N 2 , se forma cuando dos átomos del elemento se unen en STP.
El dinitrógeno es el elemento no combinado más abundante y representa alrededor del 78% de la atmósfera terrestre. El nitrógeno se encuentra en todos los seres vivos, sobre todo en los aminoácidos, los ácidos nucleicos (ADN y ARN) y el trifosfato de adenosina, una molécula de transferencia de energía.
El cuerpo humano contiene aproximadamente un 3% de nitrógeno en masa. El ciclo del nitrógeno describe el movimiento del nitrógeno de la atmósfera a la biosfera y los compuestos orgánicos, y luego de vuelta a la atmósfera.
dinitrógeno
El dinitrógeno constituye el 78% de la atmósfera terrestre, lo que lo convierte en el elemento más abundante en la atmósfera y el séptimo elemento no combinado más abundante en el universo. Daniel Rutherford, médico escocés, descubrió este elemento por primera vez en 1772. El símbolo de este elemento químico es N, y su número atómico es 7.
Preparación
El dinitrógeno se produce comercialmente por licuefacción y destilación fraccionada del aire. El dinitrógeno líquido se separa primero, dejando atrás el oxígeno líquido. El dinitrógeno se sintetiza en el laboratorio haciendo reaccionar una solución acuosa de cloruro de amonio con nitrito de sodio.
NH 4 CI(aq) + NaNO 2 (aq) → N 2 (g) + 2H 2 O(l) + NaCl (aq)
En esta reacción se forman pequeñas cantidades de NO y HNO 3 ; estas impurezas se pueden eliminar pasando el gas a través de ácido sulfúrico acuoso que contiene dicromato de potasio. También se puede hacer por descomposición térmica de dicromato de amonio.
(NH 4 ) 2 C r 2O 7 → N 2 + 4H 2 O + Cr 2 O 3
La descomposición térmica de la azida de sodio o de bario puede producir nitrógeno muy puro.
Ba(N 3 ) 2 → Ba + 3N 2
Propiedades del Dinitrógeno
- El dinitrógeno es un gas no tóxico que es incoloro, iNodero e insípido.
- El átomo de nitrógeno tiene dos isótopos estables.
- Tiene muy baja solubilidad en agua y bajos puntos de congelación y ebullición.
- Debido a la alta entalpía de enlace del enlace N≡N, el dinitrógeno es relativamente inerte a temperatura ambiente.
- La reactividad, por otro lado, aumenta rápidamente a medida que aumenta la temperatura. A temperaturas más altas, se combina directamente con algunos metales para formar nitruros predominantemente iónicos y nitruros covalentes con no metales.
- El nitrógeno se condensa para formar un líquido incoloro, que se solidifica para formar una masa similar a la nieve.
- A temperatura ambiente, el N 2 es casi no reactivo. No quema y no admite combustión. La inercia química del N 2 a temperatura ambiente se debe a la alta estabilidad de la molécula.
- Se sabe que reacciona con metales como el litio, los metales alcalinos y el calcio en condiciones muy suaves. Se sabe que tales reacciones son reacciones de deslustre de la superficie, siendo el producto final a granel un nitruro metálico, como Li 3 N.
Reacciones con dinitrógeno
- Combinación con Metales Electropositivos
A altas temperaturas, se combina con algunos metales altamente electropositivos para formar nitruros. A bajas temperaturas, el nitruro de litio se forma lentamente, pero rápidamente a altas temperaturas. El magnesio y el aluminio continúan ardiendo en una atmósfera de nitrógeno, formando nitruros. Cuando el calcio, el estroncio y el bario están al rojo vivo, reaccionan con el N 2 .
6Li + N2 → 2Li3N2 _
3Mg+N 2 → Mg 3 N 2
2Al+N 2 → 2AlN
3Ca+N 2 → Ca 3 N 2
- Combinación con O 2
En presencia de un arco eléctrico (por encima de 3273K), el N 2 se combina con el O 2 para formar rust nítrico.
N2 + O2 → 2NO
Usos del dinitrógeno
- El dinitrógeno se utiliza principalmente en la producción de amoníaco y otros productos químicos industriales que contienen nitrógeno (p. ej., cianamida de calcio).
- También se utiliza en situaciones donde se requiere una atmósfera inerte (p. ej., en la industria siderúrgica, diluyente inerte para productos químicos reactivos).
- El dinitrógeno líquido es un refrigerante que se utiliza para conservar materiales biológicos, alimentos y criocirugía.
Ciclo del nitrógeno
El ciclo del nitrógeno es el movimiento del nitrógeno en varias formas a lo largo de la naturaleza. El nitrógeno es necesario para la vida en la Tierra porque es un componente de las proteínas y los ácidos nucleicos. Aunque el gas nitrógeno constituye el 78% del volumen de la atmósfera, este abundante reservorio existe en una forma inutilizable para la mayoría de los organismos.
- El nitrógeno se pone a disposición de las plantas a través de una serie de transformaciones microbianas, que a su vez sustentan toda la vida animal. La fijación de nitrógeno, la asimilación de nitrógeno, la amonificación, la nitrificación y la desnitrificación son las clasificaciones de los pasos, que no son todos secuenciales.
- La fijación de nitrógeno, o la conversión de nitrógeno gaseoso en compuestos inorgánicos de nitrógeno, la realizan principalmente ciertas bacterias y algas verdeazuladas. Una cantidad mucho menor de nitrógeno libre se fija abióticamente y mediante el proceso Haber-Bosch, que lo convierte en amoníaco.
- La fijación de nitrógeno produce nitratos y amoniaco, que se incorporan a los tejidos especializados de las algas y las plantas superiores. Estas algas y plantas luego son consumidas por los animales, donde se convierten en sus propios compuestos corporales.
- Los microorganismos descomponen los restos de todos los seres vivos y sus productos de desecho en el proceso de amonificación, que produce amoníaco y amonio. Los productos putrefactos malolientes pueden aparecer en condiciones anaeróbicas o libres de oxígeno, pero también se convierten en amoníaco con el tiempo. Dependiendo de las condiciones del suelo, el amoníaco puede abandonar el suelo o convertirse en otros compuestos de nitrógeno.
- La nitrificación es el proceso mediante el cual las bacterias nitrificantes convierten el amoníaco del suelo en nitratos (NO 3 – ) que las plantas pueden incorporar a sus propios tejidos.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: Dé algunos usos del dinitrógeno.
Responder:
Se utiliza principalmente en la producción industrial de compuestos como amoníaco, cianamida de calcio y otros. El dinitrógeno se utiliza para crear una atmósfera inerte en industrias como la siderúrgica. En la industria alimentaria, el nitrógeno líquido se utiliza como conservante y como refrigerante.
Pregunta 2: ¿Por qué el nitrógeno exhibe un estado de oxidación +5, pero no forma pentahaluro?
Responder:
El nitrógeno solo tiene orbitales s y p cuando n = 2. Carece de orbitales d, lo que le permitiría expandir su covalencia más allá de cuatro. Como resultado, no forma pentahaluro.
Pregunta 3: ¿Por qué se dimeriza el NO 2 ?
Responder:
El NO 2 tiene un número par de electrones de valencia. Se comporta como cualquier otra molécula impar. La dimerización lo convierte en una molécula estable de N 2 O 4 con un número par de electrones.
Pregunta 4: ¿Cuáles son los principales ácidos que forman el nitrógeno?
Responder:
El nitrógeno produce oxoácidos como H 2 N 2 O 2 (ácido hiponitroso), HNO 2 (ácido nitroso) y HNO 3 (perrust de hidrógeno) (ácido nítrico).
Pregunta 5: ¿Cómo se produce comercialmente el dinitrógeno?
Responder:
El dinitrógeno se produce comercialmente por licuefacción y destilación fraccionada del aire. El dinitrógeno líquido se separa primero, dejando atrás el oxígeno líquido. En el laboratorio, el dinitrógeno se fabrica mezclando una solución acuosa de cloruro de amonio con nitrito de sodio.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por Prateek Sharma 7 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA