CICLO DEL NITRÓGENO.

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.
NN
•
•
•
•
Orden de enlace = 3
Energía de enlace = 225 kcal/mol
Distancia N-N = 1.098 Å
Isótopos: 14N 99.64 %, 15N 0.36 %.
Compuestos Químicos
• Inorgánicos:
• NO3-, NO2-, NH3, NO, NOx, CN-.
• Orgánicos:
• RNH2, RCONR2, AminoácidosProteínas
• Bases púricas y pirimídicasADN, ARN.
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
+0.96 V
+0.79 V
+1.12 V
NO3
NO2
+1.00 V
HNO2
NO
+1.59 V
+1.25 V
Valores de potencial en medio ácido
N2O
+1.77 V
+0.27 V
N2
NH4+
Conversiones de especies de
nitrógeno
N 2 H4
hidrazina
N2
dinitrógeno
NH3
amoníaco
NH4+
Sales de
amonio
NO
óxido nítrico
NO2
dióxido de
nitrógeno
HNO3
ácido nítrico
NO2nitritos
NO3nitratos
FIJACIÓN DE NITRÓGENO
• Bacterias aeróbicas: Cianobacterias,
Rhizobium, Azotobacter.
Rhizobium trifolii
Raices de alfalfa
NITROGENASA
• Encargada de la reducción nitrógeno.
N2 + 10H+ + 8e-  2 NH4+ + H2
ESQUEMA DE REACCIÓN
[Fe]65,000
ATP
eADP + Pi
N2
C2H2
H2
C2H4
2NH3
= Fe4S4
= P-cluster
[Fe4S4]
=FeMoco
[FeMo]230,000
DESNITRIFICACIÓN
• NO3NO2NO
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

3


Nitrato
reductasa

2
NO  2e  2 H  
 NO  H 2O

2


Nitrito
reductasa
NO  1e  2 H  
 NO  H 2O


Oxido _ nítrico
reductasa

Oxido _ nitroso
reductasa
2 NO  2e  2 H   
 N 2O  H 2O

N 2O  2e  2 H    N 2  H 2O
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.