GRUPO DEL NITROGENO
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GRUPO DEL NITROGENO. Diagrama de Frost de los elementos del grupo del nitrógeno en disolución ácida. d N N = 1.0975 Å. (d N-N = 1.460 Å). Δ H = 945 kJ/mol. N 2 (g) 2 N(g). K 25 C =10 -120. E(N≡N) ~ 6 E(N-N) E(C≡C) ~ 2.5 E(C-C). N 2. 78 % de la atmósfera. - PowerPoint PPT Presentation
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GRUPO DEL NITROGENOGRUPO DEL NITROGENO
Diagrama de Frost de Diagrama de Frost de los elementos del los elementos del grupo del nitrógeno grupo del nitrógeno en disolución ácida.en disolución ácida.
N278 % de la atmósfera
ΔH = 945 kJ/mol
Diagrama de orbitales moleculares
E(N≡N) ~ 6 E(N-N)E(C≡C) ~ 2.5 E(C-C)
N2(g) 2 N(g) K25 C=10-120
Azote
-No polar-Electroafinidad muy negativa (HOMO-LUMO)-Energía de ionización ~ Ar N2=15.58 ev Ar=15.75 ev
LiMetales de transición
Bacterias dN N = 1.0975 Å (dN-N = 1.460 Å)
OBTENCION DE NOBTENCION DE N22
DESTILACION DE AIRE
FOSFORO y BISMUTOFOSFORO y BISMUTO
FOSFORO NEGROFOSFORO NEGROBISMUTOBISMUTO
P4
FOSFORO BLANCOFOSFORO BLANCO
Proceso Haber-Bosch (1914)
N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)
ΔHo = -46.2 kJ/mol ΔSo = -99 J/K.mol
(15%)
cat.
P, T
Catalizador: Fe
ACTIVACION DE NITROGENO
T: 450-650 C P:200-600 atm
170x106 ton/año
K25=103 atm-2
Aplicaciones del amoníacoAplicaciones del amoníaco
(NH2)2CO
CICLO DEL NITROGENOCICLO DEL NITROGENO
Proceso Natural
N2 + 8 e- + 8 H+ + 16 Mg-ATP 2 NH3 + H2 + 16 Mg-ADP + 16 Pi
MedioMedio EjemplosEjemplos
Plantas leguminosas (alfalfa, trébol, soja, Plantas leguminosas (alfalfa, trébol, soja, etc.)etc.)
RhizobiumRhizobium
Otras plantasOtras plantas CianobacteriaCianobacteria ( (Anabena azollaeAnabena azollae, , A. variabilisA. variabilis))
No simbióticos (suelo)No simbióticos (suelo) ClostridiumClostridium ( (Cl. PasteurianumCl. Pasteurianum1,21,2), ), DesulfovibrioDesulfovibrio (anaerobios), (anaerobios), Klebsiella pneumoniaeKlebsiella pneumoniae33 (anaerobio (anaerobio facultativo) facultativo) Azotobacter (A. vinelandiiAzotobacter (A. vinelandii1-31-3) ) (aeróbico)(aeróbico)
1Proteina-FeFe 2Proteina-FeV 3Proteina-FeMo
enz.
ACTIVACION DE N2
¿Cómo hace la naturaleza?H2O + CO2 + Luz → C6H12O6 + O2
Bacteria
ATP, NAPDH, NADH
NADPH + H+ + 2Fdox → NADP+ + 2Fdred + 2H+
N2 + 8 e- + 8 H+ + 16 Mg-ATP 2 NH3 + H2 + 16 Mg-ADP + 16 PO4-
4H2O + N2 + Luz 2NH3 + 2 O2 + H2
Reductores celulares
Energía
Nitrogenasa
3 N2/ s / enz !!LeghemoglobinO2✖
planta
Bacteria
N2 , H2OLuz
NH3Ez aa, NH4+
Eficiencia: 75%Simbiosis
NitrogenasaNitrogenasa
Una de las 4 subunidades de la nitrogenasa de Azotobacter Vinelandii
Sitios activos de S (amarillo), Mo (celeste) y Fe Violeta)
Caracterización de la Enzima NITROGENASA
Ribbe, M. Chem. Rev. 2004, 104, 1159
Rees, D. Science, 1993, 260 792
Durrant, M. C. Biochemistry 2004, 43, 6030
[Fe3+Fe2+6Mo4+]
[Fe3+3Fe2+
4Mo4+]
¿Qué dice la termodinámica?
ΔGo= -16 kJ/mol
N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)
No ocurre a T y P ambientes
Ea
ΔGo
Coordenada de reacción
En
erg
ía
N2 (g) + 2H+ 3H2O (l) 2NH4+ +3/2O2(g)
ΔGo= 633 kJ/mol
ΔGo= 870 kJ/mol
pH=7
350 kJ/mol
N2 (g) + 2H+ 4H2O (l) 2NH4+ + 2O2(g) + H2
