Ciclo Del Nitrogeno PPT

Ciclo biológico del Nitrógeno. Y Fertilizantes nitrogenados

Indice ●

Introducción –

●

¿Qué es el nitrogeno?

Ciclo del nitrogeno –

Introduccion

–

Fases

Fijación ● Nitrificacion ● Amonificacion ● Desnitrificacion Fertilizantes nitrogenados ●

●

–

Introducción

–

Método Haber-Bosch

–

Tipos de fertilizantes

–

Impacto ambiental

Intro -El nitrógeno es un gas incoloro e inodoro que constituye aproximadamente 78% en volumen del aire. -La molécula N2 tiene un triple enlace -La mayoría de los compuestos de nitrógeno son covalentes -El nitrógeno forma un gran número de compuestos con el hidrógeno y con el oxígeno, en los que el número de oxidación varía de -3 a +5.

N≡N

Ciclo Nitrógeno Introducción Este es quizá uno de los ciclos más complicados, y se llevan a cabo en él, una serie de procesos químicos en los que el nitrógeno es tomado del aire y es modificado para finalmente ser devuelto a la atmósfera Se coloca entre los principales elementos biogeoquímicos. Es tan estable, que apenas se combina con otros elementos. Por tanto,es difícil que los organismos lo asimilen, ya que primero necesitan desdoblarlo y emplearlo en la síntesis de moleculas fundamentales para su metabolismo

Ciclo del Nitrógeno Fases El ciclo del nitrógeno tiene cinco etapas, de las cuales sólo la asimilación 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;

Fijación

Biologica

Atmosferica

Industrial

(rombito)Ciclo del Nitrógeno Fases A través de la fijación biológica y abiótica, el nitrógeno gaseoso de la atmósfera 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 proteínas y otras biomoléculas esenciales. El termino “desnitrificación" se aplica a los proceso que revierten la fijación de nitrógeno.

Atmósfera

Fijación

Desnitrificación

Amonificación

Nitrificación

Asimilación

(rombito)Ciclo del Nitrógeno Fases Fijación Biológica: 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 Nitrógeno Fases Fijación Atmosférica; 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 raices ●

N2 + O2 → 2NO 2NO + O2 → 2NO2 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO

(rombito)Ciclo del Nitrógeno Fases Nitrificacion; Solamente existen dos formas de nitrógenoque son asimilables por las plantas, el nitrato (NO3-) y el amonio (NH4+). Las raíces 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 nitrificación. La modificación de NH4+ a NO3- depende de la temperatura del suelo. La transformación, es decir, la conversión se da más rápida cuando la temperatura esta arriba de los 10° C y el pH está 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 nitrificación les entrega energía a las bacterias. NH4+ + ½ O2 → NO2- + H2O + 2H+ NO2- + H2O → No3- + 2H+

(rombito)Ciclo del Nitrógeno Fases Asimilacion ; La asimilación ocurre cuando las plantas absorben a través de sus raíces, nitrato (NO3-) o amonio (NH4+), elementos formados por la fijación de nitrógeno o por la nitrificación. Luego, estas moléculas son incorporadas tanto a las proteínas, como a los ácidos nucleicos de las plantas(grupos aminos NH2). Cuando los animales consumen los tejidos de las plantas, también asimilan el nitrógeno 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 ácido 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 así al ciclo

(rombito)Ciclo del Nitrógeno 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 molec Como reaccion redox 2NO3- + 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 depleción del N2 atmosferico

(rombito)Ciclo del Nitrógeno Fases

Fertilizantes nitrogenados Introduccion 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 gaseoso Este 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

Consiste en una reaccion directa entre N2 y H2 gaseoso N2(g + H2(g → 2NH3(g ΔH= -92,2 KJ/mol Reactivos y productos se separan mediante un condensador Los reactivos son reutilizables Reaccion exotermica T de trabajo oscila desde los 200 a 700 ºC P oscila desde 100 a 1000 atm Se utiliza como catalizador Fe2O3 sobre AlO3 (catalisis heterogenea) A temperatura ambiente, la reaccion es casi nula Alta estabilidad del Nitrógeno, debido a la “Ea”

la etapa determinante de la velocidad de la reacción es la ruptura de la molécula de N 2 y la coordinación a la superficie del catalizador El catalizador debilita los enlaces interatomicos N-N El 77% de la producción mundial de amoniaco emplea Gas natural como materia prima. El 85% de la producción 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 Calcio 5[Ca(NO3)2 2H2O]NH4NO3 N de forma amoniacal Aporta mas cantidad de Ca que de N2 El NH3 se va con las lluvias

Nitrato de Magnesio Mg(NO3)26H2O Administra Mg en gran cantidad El N no puede ser limitante

Nitrato amónico NH4NO3 Suministra N en doble via Nitrato y amonio Controla el pH del suelo en cultivos rapidos Preferible usar en suelos finos

Sulfato amónico (NH4)2SO4 Utilizado para evitar la lixiviacion del N Añade 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 superficie pueden volatilizarse y provocar grandes perdidas afectando al cultivo y capacidad fotosintetica de la planta

Impacto ambiental Alto indice de lixiviación del NO3Suelos generalmente cargados negativamente Filtración a aguas subterraneas Eutrofización del medio Consistente pelicula de algas Reduccion del O2 en el agua Merma la fotosintesis y autodepuración El agua se pudre La toxicidad del agua aumenta Ingerir 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 cancerígeno para vejiga y estómago

●

Diapositiva de haber bosch – – –

Cambiar sintesis y añadir “abiótica” para relacionar cn lo de mery Diapositiva intro añadir el N(triple enlace)N En la 5, poner los procesos bonitos