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

Tabla periódica de los elementos

Nitrógeno

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).

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

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

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)

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

Obtención y uso del nitrógeno líquido

Grados centígradosGrados Kelvin

0

- 100

-200

273

- 273

100

- 160 licuefacción del oxígeno

0

- 240 licuefacción del hidrógeno

373

- 196 licuefacción del nitrógeno

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

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.

Experimentos en clase

• Congelar una planta• Congelar un material (llanta)• Efecto Leidenfrost

• Globo que reduce su volumen. Aplicaciones para hacer vacío.

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

Recipientes para LN2

• Un termo de acero inoxidable con una tapa de esponja u otro material que aisle y que permita liberar la presión.

Gracias

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