Nitrogeno

Tema 8. Nitrógeno y fósforo. Propiedades generales. Métodos de obtención y principales compuestos con aplicación industrial del nitrógeno: Hidruros, haluros, óxidos y oxiácidos. Alotropía del fósforo. Ácido fosfórico, óxidos de fósforo, fosfatos y fosfatos condensados. Nitrógeno El nitrógeno es un gas incoloro e inodoro que constituye aproximadamente 78% en volumen del aire. Las fuentes mineralesmás importantes que contienen nitrógeno son el salitre (KNO3) y el nitrato de Chile (NaNO3). El nitrógeno molecular se obtiene por destilación fraccionada del aire (los puntos de ebullición del nitrógeno líquido y del oxígeno líquido son -196°C y -183°C, respectivamente). Nitrógeno gaseoso muy puro se puede obtener en el laboratorio por la descomposición térmica del nitrito de amonio. NH4NO2(s)2H2O(g) + N2(g)
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La molécula N2 tiene un triple enlace. N≡N Sin embargo, el nitrógeno forma un gran número de compuestos con el hidrógeno y con el oxígeno, en los que el número de oxidación varía de -3 a +5. La mayoría de los compuestos de nitrógeno son covalentes. El nitrógeno con ciertos metales, forma “nitruros” iónicos: 6Li(s) + N2(g) 2Li3N (s) El ion nitruro(N3-)es una base de Brönstedfuerte y reacciona con el agua para producir amoniaco N3-(ac) + 3H2O(l) NH3(g) + 3OH-(ac)

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Amoniaco (NH3). El amoniaco es un gas incoloro de olor irritante. Casi tres cuartas partes del amoniaco producido anualmente se usa como fertilizante. Se puede preparar en el laboratorio tratando cloruro de amonio con hidróxido de sodio:
NH4Cl(ac) + NaOH(ac) NaCl(ac) + H2O(I) + NH3(g)

Se preparaindustrialmente a partir de nitrógeno e hidrógeno por el proceso Haber.
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Síntesis de amoniaco usando el método de Haber-Bosch

La mezcla de Nitrógeno e Hidrógeno entra por el punto 13 y fluye por los lechos de catalizador (1-6), el amoníaco sale por el punto 16. La circulación indicada por las flechas a través de las tuberías (7-12, 14, 15 y 17) es realizada para eliminar el calor que seproduce en la reacción exotérmica

TANTO POR CIENTO DE AMONÍACO EN EL EQUILIBRIO

Presión(atm) TempºC 10 30 50 100 300 200 51 68 74 82 90 300 15 30 39 52 71 400 3.9 10 15 25 47 500 1.2 3.5 5.6 11 26 600 0.49 1.4 2.3 4.5 14 700 0.23 0.68 1.1 2.2 7.3

600 95 84 65 42 23 13

1000 98 93 80 57 31 13

2N2(g) + 3H2(g)

2NH3(g) ∆H= -92.2 KJ
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El amoniaco líquido se autoioniza de modoanálogo al agua: 2NH3(l) o simplemente NH3(l) El NH2 se denomina ion amida. El producto iónico [H+][NH2] es de casi 1 x l0-33, menor que el del agua. 1 x l0-14 Hidracina(N2H4). ♦ La hidracina es un líquido incoloro que huele como el amoniaco. Funde a 2°C y hierve a 114°C ♦ En la hidracina cada átomo de N presenta hibridación sp
+ +2 3

NH4+ + NH2H+ + NH2-

H N

H

♦ La hidracina es una base quepuede protonarse para dar los iones N2H5 ; y N2H6 .Es menos básica que el amoniaco y que la metil amina(NH2CH3)

N
H H

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♦ Es un agente reductor, puede reducir ce Fe3+ a Fe2+, MnO4- a Mn2+ e I2 a I-. ♦ Su reacción con el oxígeno es fuertemente exotérmica: N2H4(l) + O2(g) N2(g) + 2H2O(l) ∆Ηr = -666.6 kJ ♦ La hidracina y su derivado metilhidrazina, N2H3(CH3) junto con el oxidante tetróxidode dinitrógeno (N2O4). se usan como combustibles espaciales. ♦ La hidracina también desempeña un papel importante en la industria de los polímeros y en la de los pesticidas. Óxidos de nitrógeno. Óxido nitroso (N2O), óxido nítrico (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2)

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♦ El óxido nitroso, N2O es un gas incoloro, con un olor agradable y sabor dulce. ♦ Se prepara por calentamiento de nitrato deamonio a 270°C : NH4NO3(s) N2O(g) + 2H2O(g) ♦ El óxido nitroso permite la combustión, porque cuando se descompone por calentamiento forma nitrógeno molecular y oxígeno molecular: ♦ 2N2O(g) 2N2(g) + O2(g) ♦ Se usa sobre todo como anestésico dental y en otras cirugías menores. ♦ El óxido nitroso se llama "gas hilarante'. Todavía no se ha dado explicación satisfactoria a esta peculiar respuesta...