CICLO DEL NITRÓGENO.

INTRODUCCIÓN • El nitrógeno es un gas no

tóxico, incoloro, inodoro e

insípido. Puede condensarse

en forma de un líquido incoloro

• Tiene un punto de fusión de

-210,01 °C, un punto de

ebullición de -195,79 °C y

una densidad de 1,251 gr/l a 0 °C y 1 atmósfera de

presión. Su masa atómica es 14,007.

NN

• Orden de enlace = 3

• Energía de enlace = 225 kcal/mol

• Distancia N-N = 1.098 Å

• Isótopos: 14N 99.64 %, 15N 0.36 %.

• Inorgánicos:

• NO3-, NO2

-, NH3, NO, NOx, CN-.

• Orgánicos:

• RNH2, RCONR2, AminoácidosProteínas

• Bases púricas y pirimídicasADN, ARN.

Compuestos Químicos

APLICACIONES

• El nitrógeno utilizado en la industria química

se obtiene por destilación fraccionada del

aire líquido, y se usa para sintetizar

amoníaco.

• A partir de este amoníaco se preparan una

gran variedad de productos químicos, como

fertilizantes, ácido nítrico, urea, hidrazina y aminas.

IMPORTANCIA

• Es un elemento esencial en la nutrición de la plantas.

• Ciertas bacterias del suelo fijan el nitrógeno y lo transforman (por ejemplo en nitratos) para poder ser absorbido por las plantas, en un proceso llamado fijación de nitrógeno.

• En forma de proteína es un componente importante de las fibras animales.

CICLO DEL NITRÓGENO

• Es el proceso cíclico natural en el curso del cual

el nitrógeno se incorpora al suelo y pasa a formar

parte de los organismos vivos antes de regresar a la atmósfera.

• El nitrógeno gaseoso debe ser transformado en

una forma químicamente utilizable antes de poder

ser utilizado por los organismos vivos.

• Esto se logra a través del ciclo del nitrógeno, en

el que el nitrógeno gaseoso es transformado en amoníaco o nitratos.

CICLO DEL NITROGENO

Estados de oxidación del nitrógeno

Estado de oxidación Ejemplos

+5 N2O5, HNO3, NO3-

+4 NO2, N2O4

+3 HNO2, NO2-, NF3

+2 NO

+1 N2O, H2N2O2, N2O2-, HNF2

0 N2

-1 NH2OH, NH2F

-2 N2H4

-3 NH3, NH4+, NH2

-

Potenciales de reducción estándar de especies con nitrógeno

NO3- NO2 HNO2 NO N2O N2 NH4

+ +0.79 V

+0.96 V

+1.12 V +1.00 V +1.77 V +1.59 V +0.27 V

+1.25 V

Valores de potencial en medio ácido

Conversiones de especies de nitrógeno

N2

dinitrógeno

N2H4

hidrazina

NH3

amoníaco

NO

óxido nítrico

NO2

dióxido de

nitrógeno

HNO3

ácido nítrico

NH4+

Sales de

amonio

NO3-

nitratos

NO2-

nitritos

FIJACIÓN DE NITRÓGENO

• Bacterias aeróbicas: Cianobacterias, Rhizobium, Azotobacter.

Raices de alfalfa

Rhizobium trifolii

NITROGENASA

• Encargada de la reducción nitrógeno.

N2 + 10H+ + 8e- 2 NH4+ + H2

ESQUEMA DE REACCIÓN

e-

[Fe]65,000

[FeMo]230,000

= Fe4S4

= P-cluster

[Fe4S4]

=FeMoco

ATP

ADP + Pi

H2

N2

2NH3

C2H2

C2H4

DESNITRIFICACIÓN

• NO3- NO2

- NO N2O N2

• La desnitrificación es la parte del ciclo más estudiada debido a la complejidad de los microorganismos que la llevan a cabo.

REACCIONES DE LA DESNITRIFICACIÓN

OHNHeON

OHONHeNO

OHNOHeNO

OHNOHeNO

reductasanitrosoOxido

reductasanítricoOxido

reductasaNitrito

reductasaNitrato

22

_

2

22

_

22

223

22

222

21

22

ENZIMAS

• La Nitrito reductasa es la enzima más estudiada del ciclo del nitrógeno, esta compuesta por una unidad con un sitio activo de cobre y zinc.

ENZIMAS

• Recientemente se ha encontrado una enzima llamada citocromo c nitrito reductasa, un dímero con 10 grupos hemo como sitio activo.

ENZIMAS

• Esta enzima aislada de Sulfurospirillum deleyianum cataliza la reducción de nitrito a amonio, el cual es un paso esencial en el ciclo del nitrógeno.

BIBLIOGRAFIA

• Bertini, I. Gray, H. B., Lippard, S., Valentine, J. S. Bioinorganic Chemistry. University Science Books. USA 1994.

• Kroneck, P. M. H., Stach, P., Einsle, O., Huber, R. Structure of cytochrome c nitrite reductase. Nature. Vol. 400, 29 Julio 1999, 476-480.