nitrógeno y fósforo

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 fuentesminerales más 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)
1

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 ionnitruro(N3-)es una base de Brönsted fuerte y
reacciona con el agua para producir amoniaco
N3-(ac) + 3H2O(l)

NH3(g) + 3OH-(ac)

2

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 prepara industrialmente a partir de nitrógeno e
hidrógeno por el proceso Haber.
3

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, 15y 17)
es
realizada para eliminar el calor
que se produce 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

2N2(g) + 3H2(g)

600
95
84
65
42
23
13

1000
98
93
80
57
31
132NH3(g) ∆H= -92.2 KJ
1

El amoniaco líquido se autoioniza de modo análogo al agua:
2NH3(l)

NH4+ + NH2-

NH3(l)

H+ + NH2-

o simplemente

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

H

H

amoniaco. Funde a 2°C y hierve a 114°CN

♦ En la hidracina cada átomo de N presenta hibridación sp

3

♦ La hidracina es una base que puede protonarse para dar los
+

+2

iones N2H5 ; y N2H6 .Es menos básica que el amoniaco y que

N
H

H

la metil amina(NH2CH3)
1

♦ 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 tetróxido
de 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)2

♦ El óxido nitroso, N2O es un gas incoloro, con un olor agradable y sabor dulce.
♦ Se prepara por calentamiento de nitrato de amonio 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...