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

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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.

Page 3: GRUPO DEL NITROGENO

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)

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OBTENCION DE NOBTENCION DE N22

DESTILACION DE AIRE

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FOSFORO y BISMUTOFOSFORO y BISMUTO

FOSFORO NEGROFOSFORO NEGROBISMUTOBISMUTO

P4

FOSFORO BLANCOFOSFORO BLANCO

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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

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Aplicaciones del amoníacoAplicaciones del amoníaco

(NH2)2CO

Page 8: GRUPO DEL NITROGENO

CICLO DEL NITROGENOCICLO DEL NITROGENO

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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

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¿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

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NitrogenasaNitrogenasa

Una de las 4 subunidades de la nitrogenasa de Azotobacter Vinelandii

Sitios activos de S (amarillo), Mo (celeste) y Fe Violeta)

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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+]

Page 13: GRUPO DEL NITROGENO

¿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