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Experimentos con nitrógeno líquido
17 de julio 2009
Taller de verano en ciencias para profesores13 al 24 de julio del 2009
Facultad de Ciencias
Dr. José Nieto NavarroCIACYT, UASLP
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Tabla periódica de los elementos
Nitrógeno
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Propiedades del nitrógeno
Fórmula molecular N2Número atómico 7Masa atómica 14Peso molar 28.02Nitrógeno en la atmósfera 75.5% por peso
78.06 por volumenTemperatura de ebullición -195.79 C (77.36K)Temperatura crítica -147.1 CPresión crítica 33,5 atmDensidad del líquido a -195.8 C = 0.807g\ccExpansión de líquido a gas 645.3 veces
N – Nitrógeno
El gas nitrógeno ocupa el 78 % de nuestra atmósfera y fue descubierto en 1772 por Daniel Rutherford (y otros, independientemente).
La inhabilidad del nitrógeno para soportar la combustión fue la causa de su descubrimiento (Azote = sin vida).
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Cada planta depende de la fijación biológica del nitrógeno. Cyanobacterias y asociados contribuyen en la formación de la costra criptobiótica Paloverde (Parkinsonia) acacias y mezquites
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REMOVIDO DEL CICLO POR ACTIVIDADES AGROPECUARIAS
RESIDUOSEXCRETA
MICROORGANISMOS
NO3-
NH3
PÉRDIDA
MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO
NH3NO3
-
EXTRACCIÓN DIRECTA POR LAS PLANTAS
ASCENCIÓN CAPILAR
FIJACIÓN DEL NITRÓGENO, N2 DEL AIRE
NO SIMBIÓTICO
CLOSTRIDIUM
AZOTOBACTER
ALGAS
SIMBIÓTICO
RHIZOBIUM
INDUSTRIAL
FERTILIZANTES
NITROGENADOS
DESNITRIFICACIÓN
REACCIONES QUÍMICAS
AMONIFICACIÓN
N2
N20
NITRIFICACIÓN
INMOVILIZACIÓN
NO2-
NH4+
REACCIONES QUÍMICAS
COMPLEJOS ORGANO-METÁLICOS Y ORGANO-ARCILLOSOS
INTERCAMBIABLE
FIJADO
ARCILLA
FASE
SÓLIDA
N2 N03-
MODIFICADO DE STEVENSON Y COLE, 1999
A LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS
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CONTAMINACIÓN POR NITRATOS (NO3-)
• DE NUTRIENTE DE LAS PLANTAS A CONTAMINADOR DE LAS AGUAS:
• Junto con la mejora en las variedades ha permitido el aumento en la producción agrícola
• El uso y abuso de los fertilizantes y estiércoles ha provocado contaminación de las aguas superficiales y subterráneas
• Ha aumentado la concentración de NO3
- en las aguas para consumo humano
• Ha provocado “eutroficación” (aumento en las poblaciones de algas y lirios en los cuerpos de agua y muerte de los peces)
• Causa la methemoglobinemia (Síndrome del niño azul)
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Algunos compuestos de nitrógeno
• monóxido de nitrógeno, óxido nítrico u óxido de nitrógeno (NO)
• dióxido de nitrógeno (NO2)
• dióxido de dinitrógeno (N2O2)
• Óxido nitroso (N2O),
• ácido nítrico (HNO3)
El nitrógeno en la atmósfera es relativamente inerte
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Obtención y uso del nitrógeno líquido
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Grados centígradosGrados Kelvin
0
- 100
-200
273
- 273
100
- 160 licuefacción del oxígeno
0
- 240 licuefacción del hidrógeno
373
- 196 licuefacción del nitrógeno
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Aplicaciones del nitrógeno líquido
Usado para desplazar gases y vapores para supresión de explosiones y utilizado en la supresión de fuego
Se usa para crear atmósferas inertes para purgado de líneas de combustibles, para electrónica, químicos, manufactura de vidrio y acero
Se usa en atmósferas controladas para tratamientos térmicos, nitruración, atmósferas de silos, empaque de alimentos
Congelamiento, enfriamiento en el transporte de alimentos
Congelamiento de tejidos almacenados
Contracción de metales (shrink fitting)
Agente de enfriamiento en moldeado, extrusión de láminas y equipo de proceso
Recuperador de solventes
Portador de reactivos químicos
Agente de enfriamiento en criocirugía
Vacío
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Seguridad
El nitrógeno líquido se debe manejar con aislamiento adecuado
La expansión liquido a gas desplaza al oxígeno y hay peligro de asfixia o de explosión en un recipiente cerrado.
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Experimentos en clase
• Congelar una planta• Congelar un material (llanta)• Efecto Leidenfrost
• Globo que reduce su volumen. Aplicaciones para hacer vacío.
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Donde conseguir LN2
• Infra
• Praxair
• Instituto de Investigación en Comunicación Óptica, UASLPAv. Karakorum 1470, Lomas 4a
(al otro lado de Ciencias de la Comunicación)Tel. 825 0183
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Recipientes para LN2
• Un termo de acero inoxidable con una tapa de esponja u otro material que aisle y que permita liberar la presión.
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Gracias
Gracias