Ciclo biolgico del Nitrgeno.YFertilizantes nitrogenados

Indice

IntroduccinQu es el nitrogeno?

Ciclo del nitrogenoIntroduccion

FasesFijacin

Nitrificacion

Amonificacion

Desnitrificacion

Fertilizantes nitrogenadosIntroduccin

Mtodo Haber-Bosch

Tipos de fertilizantes

Impacto ambiental

-El nitrgeno es un gas incoloro e inodoro que constituye aproximadamente 78% en volumen del aire.-La molcula N2 tiene un triple enlace-La mayora de los compuestosde nitrgeno son covalentes-El nitrgeno forma un gran nmero decompuestos con el hidrgeno y con el oxgeno,en los que el nmero de oxidacin vara de-3 a +5.

NN

Intro

Ciclo Nitrgeno

Introduccin

Este es quiz uno de los ciclos ms complicados, y se llevan a cabo en l, una serie de procesos qumicos en los que el nitrgeno es tomado del aire y es modificado para finalmente ser devuelto a la atmsfera

Se coloca entre los principales elementos biogeoqumicos.

Es tan estable, que apenas se combina con otros elementos. Por tanto,es difcil que los organismos lo asimilen, ya que primero necesitan desdoblarlo y emplearlo en la sntesis de moleculas fundamentales para su metabolismo

El ciclo del nitrgeno tiene cinco etapas, de las cuales slo la asimilacin no es realizada por bacterias:1- Fijacion; por fijacion del nitrogeno se entiende su combinacion con O o H para dar oxidos o amonio que pueden incorporarse a la biosfera. Existen 3 formas de fijacion del N;

Ciclo del Nitrgeno

Fases

Biologica

Atmosferica

Industrial

Fijacin

A travs de la fijacin biolgica y abitica, el nitrgeno gaseoso de la atmsfera se convierte en compuestos accesibles mediante nitrificacion para la posterior asimilacion de las plantas superiores,que, a su vez, son ingeridas por los animales para producir protenas y otras biomolculas esenciales.

El termino desnitrificacin" se aplica a los proceso que revierten la fijacin de nitrgeno.

(rombito)Ciclo del Nitrgeno Fases

Atmsfera

Desnitrificacin

Amonificacin

Fijacin

Nitrificacin

Asimilacin

Fijacin Biolgica: se lleva a cabo por medio de la accion de bacterias fijadoras de nitrogeno que viven libres en el suelo o en raices de plantas Esta fijacion se da por medio de la conversion de N2(g en NH4 o NO 3- estos organismos usan la nitrogenasa para su descomposicion (fotito wapa de nitrogenasa)

Como la nitrogenasa funciona en ausencia de O las bacterias deben de algna forma aislar la enzima de su contacto estableciendose en sedimentos(Azotobacters) plantas(bacterias en simbiosis, (Rhizobium) o ambientes acuaticos( en simbiosis o libres, Anabaena)

(rombito)Ciclo del Nitrgeno Fases

(rombito)Ciclo del Nitrgeno
Fases

Fijacin Atmosfrica; es un proceso fisico-quimico que se presenta cuando los relampagos transforman el nitrogeno en HNO3, se disuelve por la lluvia y precipita al suelo; entonces los vegetales absorben liquidos, agua y minerales a traves de sus raicesN2 + O2 2NO2NO + O2 2NO23NO2 + H2O 2HNO3 + NO

Nitrificacion; Solamente existen dos formas de nitrgenoque son asimilables por las plantas, el nitrato (NO3-) y el amonio (NH4+). Las races pueden absorber ambas formas, aunque la mas absorbida es el NO3-.El amonio es convertido a nitrato gracias a los microorganismos por medio de la nitrificacin. La modificacin de NH4+ a NO3- depende de la temperatura del suelo.

La transformacin, es decir, la conversin se da ms rpida cuando la temperatura esta arriba de los 10 C y el pH est entre los 5.5-6.5; asimismo, este proceso se ve completado entre dos a cuatro semanas.

Esta fase es realizada en dos pasos por diferentes bacterias: primero, las bacterias del suelo Nitrosomonas y Nitrococcus convierten el amonio en nitrito (NO2-), luego otra bacteria del suelo, Nitrobacter, oxida el nitrito en nitrato. La nitrificacin les entrega energa a las bacterias.

NH4+ + O2 NO2- + H2O + 2H+NO2- + H2O No3- + 2H+

(rombito)Ciclo del Nitrgeno Fases

Asimilacion ; La asimilacin ocurre cuando las plantas absorben a travs de sus races, nitrato (NO3-) o amonio (NH4+), elementos formados por la fijacin de nitrgeno o por la nitrificacin. Luego, estas molculas son incorporadas tanto a las protenas, como a los cidos nucleicos de las plantas(grupos aminos NH2). Cuando los animales consumen los tejidos de las plantas, tambin asimilan el nitrgeno de la misma forma

Amonificacion: La amonificacion es la conversion de los grupos aminos de materia viva a ion amonio.Los animales, que no oxidan el nitrogeno se deshacen del que tienen en exceso en forma de distintos compuestos:Los acuaticos producen amoniaco que en disolucion se convierte en amonio

Los terrestres producen urea ( NH2)2CO que se concentra en la orina o compuestos nitrogenados insolubles como guanina o cido urico

Organismos muertos

Estos son descompuestos por bacterias presentes en el suelo y agua liberando amonio, que mediante la nitrificacion volveran a convertirse en NO3- volviendo as al ciclo

(rombito)Ciclo del Nitrgeno Fases

Desnitrificacion; La desnitrificacion es la reducccion del ion nitrato presente en el suelo o agua a N2 por su lugar en el ciclo este proceso es el opuesto a la fijacion del nitrogeno. Lo realizan ciertas bacterias heterotrofas como Pseudomonas fluorescens para obtener energia, el proceso es parte de un metabolismo degradativo(respiracion anaerobia) en la que el nitrato adopta el papel de oxidante, que en la respiracion aerobia corresponderia al oxigeno

El proceso sigue unos pasos en los que el nitrogeno se encuentra bajo las siguientes formas Nitrato nitrito ox nitrico ox nitroso nitrogeno molecComo reaccion redox2NO3- + 10e +12H+ N2 + 6H2O

La desnitrificacion es fundamental para que el nitrogeno vuelva a la atmosfera, la unica manera de que no quede disuelto en los mares dejando sin nutrientes a la vida continental.Sin el la fijacion del N abiotico y biotica, habria provocado la deplecin del N2 atmosferico

(rombito)Ciclo del Nitrgeno Fases

(rombito)Ciclo del Nitrgeno Fases

Como hemos visto anteriormente los compuestos nitrogenados son indispensables para el crecimiento de las plantas dado que la poblacion europea en rapido crecimiento durante el siglo XIX demandaba un aumento proporcional en la produccion alimenticia los quimicos se apresuraron en encontrar un metodo para formar compuestos nitrogenados a partir del ilimitado recurso que representa el inerte nitrogeno gaseosoEste metodo fue desarrollado por el quimico Fritz Haber y el ingeniero quimico Carl Bosch,(premios nobel en 1918 y 1931) que ingeniaron el metodo Haber-Bosch, incrementandose asi la produccion de fertilizantes nitrogenados

Fertilizantes nitrogenados

Introduccion

Consiste en una reaccion directa entre N2 y H2 gaseosoN2(g + H2(g 2NH3(g H= -92,2 KJ/mol

Reactivos y productos se separan mediante un condensadorLos reactivos son reutilizables

Reaccion exotermica

T de trabajo oscila desde los 200 a 700 C

P oscila desde 100 a 1000 atm

Se utiliza como catalizador Fe2O3 sobre AlO3 (catalisis heterogenea)

A temperatura ambiente, la reaccion es casi nulaAlta estabilidad del Nitrgeno, debido a la Ea

la etapa determinante de la velocidad de la reaccin es la ruptura de la molcula de N2 y la coordinacin a la superficie del catalizador

El catalizador debilita los enlaces interatomicos N-N

El 77% de la produccin mundial de amoniaco emplea Gas natural como materia prima.
El 85% de la produccin mundial de amoniaco emplea procesos de reformado con vapor.

Tipos de fertilizantes nitrogenados

Existen varios tipos de fertilizantes nitrogenados, cada uno de ellos contiene distinta formas de nitrogeno y en consecuencia tienen un efecto diferente sobre las plantas, entre los cuales destacan;Nitrato de Calcio5[Ca(NO3)2 2H2O]NH4NO3

N de forma amoniacal

Aporta mas cantidad de Ca que de N2El NH3 se va con las lluvias

Nitrato de MagnesioMg(NO3)26H2O

Administra Mg en gran cantidadEl N no puede ser limitante

Nitrato amnicoNH4NO3

Suministra N en doble viaNitrato y amonio

Controla el pH del suelo en cultivos rapidos

Preferible usar en suelos finos

Sulfato amnico(NH4)2SO4

Utilizado para evitar la lixiviacion del N

Aade al cultivo S,a suelos arenados

Urea(NH2)2CO

Aporta un alto contenido de N

Se sintetiza en NH3 a traves de bacterias

Los fertilizantes han de suministrarse bajo el suelo, pues en la superficiepueden volatilizarse y provocar grandes perdidas afectando al cultivo y capacidad fotosintetica de la planta

Impacto ambiental Alto indice de lixiviacin del NO3-Suelos generalmente cargados negativamente

Filtracin a aguas subterraneasEutrofizacin del medio

Consistente pelicula de algas

Reduccion del O2 en el agua

Merma la fotosintesis y autodepuracinEl agua se pudre

La toxicidad del agua aumentaIngerir agua rica en nitrato es muy perjudicial

La actividad bacteriana lo sintetiza en nitrosamina*

* el NO3- pasa a NO2= y este a R1N(-R2)-N=O altamente cancergeno para vejiga y estmago

Diapositiva de haber boschCambiar sintesis y aadir abitica para relacionar cn lo de mery

Diapositiva intro aadir el N(triple enlace)N

En la 5, poner los procesos bonitos