Nitrógeno y fósforo
Para su próxima comida, ¿qué le parecería un buen plato de fertilizante con una guarnición de explosivos? Quizás se pregunte qué persona en su sano juicio querría una combinación tan poco apetitosa. Si bien es probable que no coma fertilizantes ni explosivos, puede que le sorprenda que un ingrediente clave de ambas sustancias se encuentre en muchos de los alimentos que comemos: nitrógeno y fósforo.
El nitrógeno y el fósforo son parte de la misma «familia» en la tabla periódica, grupo 15, también llamado grupo nitrógeno. Dado que el fósforo está justo debajo del nitrógeno, podemos esperar que el nitrógeno y el fósforo tengan algunas propiedades similares. No son metales y tienen propiedades similares al fabricar compuestos. Ambos son abundantes en la Tierra y pasan por el medio ambiente a través del ciclo del nitrógeno y el ciclo del fósforo. Y son elementos vitales para la vida, como el crecimiento de las plantas y la composición del cuerpo humano.
Nitrógeno
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Ocurrencia
El nitrógeno es uno de los componentes básicos de la vida. También es el elemento más abundante en la atmósfera terrestre. De hecho, el nitrógeno representa el 78% del peso de la atmósfera. El gas nitrógeno puro se puede encontrar en volcanes, minas y manantiales minerales.
Isótopos
Solo hay dos isótopos estables de nitrógeno. El nitrógeno – 14 representa el 99,63% del nitrógeno en la Tierra y el nitrógeno – 15 representa el 0,37%. El nitrógeno también tiene cuatro isótopos radiactivos.
Alótropos
El nitrógeno tiene varias estructuras diferentes, llamadas alótropos. El nitrógeno diatómico (N 2 ) es el alótropo más común del nitrógeno y se pensó que era el único alótropo a la vez. Sin embargo, los científicos creen que existe una molécula de N 6 cuando las condiciones son las adecuadas.
¿Qué es la Descomposición en el Ciclo del Nitrógeno?
Aislamiento y purificación
Dado que el nitrógeno es uno de los componentes del aire, se puede aislar del aire mediante destilación fraccionada . En este proceso, los diferentes puntos de ebullición de los elementos que componen el aire se pueden utilizar para separarlos. El aire se licúa y luego se calienta lentamente. Cada componente se convertirá en gas a diferentes temperaturas, lo que permite su separación. El nitrógeno se evaporará antes que el oxígeno y los demás elementos del aire, y el nitrógeno gaseoso puede volver a licuarse.
Reactividad del nitrógeno libre
El nitrógeno no reacciona con otras sustancias a temperatura y presión estándar (STP). STP es 0 ° C y 1 atmósfera de presión. Esto se debe al hecho de que el nitrógeno se encuentra en la naturaleza como molécula diatómica. Los dos átomos de nitrógeno forman un triple enlace, que es muy fuerte y difícil de romper. Es por eso que el nitrógeno se utiliza en explosivos. Sin embargo, cuando se rompe el triple enlace, libera mucha energía. La reactividad del nitrógeno aumenta a medida que aumenta la temperatura.
Compuestos notables de nitrógeno
NH 3 (amoniaco)
El amoníaco se puede encontrar en muchos productos de limpieza y en la caja de arena de su gato. Es un gas incoloro con un olor muy fuerte. El amoníaco es el subproducto de la destilación del carbón y la descomposición de otros compuestos de nitrógeno. Cuando el amoníaco reacciona con el agua, forma iones de amonio e iones de hidróxido.
NO (óxido nítrico)
El óxido nítrico es un gas tóxico incoloro que se produce cuando la electricidad (de un rayo, por ejemplo) pasa a través del aire. Produce reacciones útiles dentro del cuerpo. Por ejemplo, el óxido nítrico se encuentra en la nitroglicerina, un medicamento que se usa para tratar enfermedades cardíacas. También se encuentra en medicamentos para la disfunción eréctil.
NO 2 (dióxido de nitrógeno)
El dióxido de nitrógeno es un gas venenoso de color marrón rojizo. Se forma cuando los gases de escape de los vehículos liberan óxido nítrico al aire y el óxido nítrico reacciona con el oxígeno. El dióxido de nitrógeno reacciona con el agua para formar ácido nítrico y ácido nitroso.
¿Cómo influye el ciclo del nitrógeno en la agricultura?
HNO 2 (ácido nitroso)
El ácido nitroso solo puede existir cuando se disuelve en agua. Se forma cuando el agua reacciona con el dióxido de nitrógeno. El ácido nitroso reacciona con varios compuestos orgánicos.
HNO 3 (ácido nítrico)
El ácido nítrico es un líquido incoloro tóxico. Se forma cuando el amoníaco reacciona con el oxígeno del aire para formar óxido nítrico. El óxido nítrico luego reacciona con el agua para formar ácido nítrico. El ácido nítrico reacciona con los metales para formar óxidos de nitrógeno.
Fósforo
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Ocurrencia
En orden de abundancia de elementos en la corteza terrestre, el fósforo es el duodécimo. Es responsable de aproximadamente el 0,10% del peso de la corteza terrestre. Se encuentra con mayor frecuencia en minerales.
Isótopos
Sólo hay un isótopo de fósforo que se produce de forma natural: fósforo – 31. Fósforo – 24 a fósforo – 46 se pueden fabricar artificialmente y son útiles.
Alótropos
El difósforo (P 2 ) está compuesto por dos átomos de fósforo unidos. El fósforo blanco (P 4 ) está compuesto por cuatro átomos de fósforo unidos para formar una forma de tetraedro. La estructura del fósforo rojo y violeta parece una red continua de átomos de fósforo unidos. Sin embargo, son dos alótropos diferentes. El fósforo violeta es el resultado de calentar el fósforo rojo a 550 ° C. El fósforo negro forma una red como el fósforo rojo y violeta, pero las redes forman láminas individuales.
¿Qué es el Ciclo del Nitrógeno?
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Aislamiento y purificación
El fósforo que se encuentra en la naturaleza tiende a combinarse con arsénico. Para separar el fósforo del arsénico, la mezcla debe pasar por un intercambio de calor una y otra vez. Dado que el fósforo tiene un punto de ebullición más bajo que el arsénico, el fósforo se evaporará de la mezcla. El gas fósforo se puede capturar y enfriar. Este proceso se realiza de forma continua para garantizar la máxima pureza.
Reactividad del fósforo libre
El fósforo es tan reactivo que el fósforo libre no se encuentra en la naturaleza. El fósforo siempre se encuentra como ion fosfato (PO 4 ).
Compuestos notables
PH 3 (fosfina)
La fosfina es un gas incoloro con un olor desagradable. También es tóxico cuando se inhala. Se puede preparar haciendo reaccionar fósforo blanco con un compuesto hecho de un metal alcalino y un ion hidróxido.
P 4 O 10 (pentóxido de fósforo)
El pentóxido de fósforo es un cristal blanco o una sustancia en polvo. Se prepara quemando fósforo en el aire. Esto hace que el oxígeno del aire se una al fósforo.
H 3 PO 3 (ácido fosforoso)
El ácido de fósforo es un sólido incoloro o amarillo. Se prepara agregando agua al tricloruro de fósforo.
H 3 PO 4 (ácido fosfórico)
El ácido fosfórico es incoloro e inodoro. Se prepara haciendo reaccionar pentóxido de fósforo con agua.
Resumen de la lección
Nitrógeno
- Elemento más abundante en la atmósfera terrestre.
- Isótopos: nitrógeno – 14 (más común) y nitrógeno – 15
- Alótropos: N 2 y N 6 (en las condiciones adecuadas)
- Puede aislarse y purificarse mediante destilación fraccionada
- No es reactivo en STP debido al fuerte triple enlace entre átomos de nitrógeno
Fósforo
- 12 ° elemento más abundante encontrado en la corteza terrestre
- Isótopos: fósforo – 31
- Alótropos: P 2 , P 4 , fósforo rojo, fósforo violeta, fósforo negro
- Puede aislarse mediante un proceso de calentamiento continuo
- Tan reactivo que no se encuentra libre en la naturaleza.
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