Nitrógeno
Elemento
químico, símbolo N, número atómico 7, peso atómico 14.0067; es un
gas en condiciones normales. El nitrógeno molecular es el principal
constituyente de la atmósfera ( 78% por volumen de aire seco). Esta
concentración es resultado del balance entre la fijación del nitrógeno
atmosférico por acción bacteriana, eléctrica (relámpagos) y química
(industrial) y su liberación a través de la descomposición de materias
orgánicas por bacterias o por combustión. En estado combinado, el
nitrógeno se presenta en diversas formas. Es constituyente de todas
las proteínas (vegetales y animales), así como también de muchos materiales
orgánicos. Su principal fuente mineral es el nitrato de sodio.
Gran parte del interés industrial en el nitrógeno
se debe a la importancia de los compuestos nitrogenados en la agricultura
y en la industria química; de ahí la importancia de los procesos para
convertirlo en otros compuestos. El nitrógeno también se usa para
llenar los bulbos de las lámparas incandescentes y cuando se requiere
una atmósfera relativamente inerte.
El nitrógeno, consta de dos isótopos, 14N
y 15N, en abundancia relativa de 99.635 a 0.365. Además
se conocen los isótopos radiactivos 12N, 13N,
16N y 17N, producidos por una variedad de reacciones
nucleares. A presión y temperatura normales, el nitrógeno molecular
es un gas con una densidad de 1.25046 g por litro.
El nitrógeno elemental tiene una reactividad
baja hacia la mayor parte de las sustancias comunes, a temperaturas
ordinarias. A altas temperaturas, reacciona con cromo, silicio, titanio,
aluminio, boro, berilio, magnesio, bario, estroncio, calcio y litio
para formar nitruros; con O2, para formar NO, y en presencia
de un catalizador, con hidrógeno a temperaturas
y presión bastante altas, para formar amoniaco. El nitrógeno, carbono
e hidrógeno se combinan arriba de los 1800ºC (3270ºF) para formar
cianuro de hidrógeno.
Cuando el nitrógeno molecular se somete a la
acción de un electrodo de descarga condensada o a una descarga de
alta frecuencia se activa en forma parcial a un intermediario inestable
y regresa al estado basal con emisión de un resplandor amarillo oro.
Los elementos de la familia del nitrógeno exhiben
tres estados de oxidación principales, -3, +3 y +5 en sus compuestos,
aunque también se presentan otros estados de oxidación. Todos los
elementos de la familia del nitrógeno forman hidruros, así como óxidos
+3, óxidos +5, haluros +3 (MX3) y, excepto para el nitrógeno
y el bimuto, halogenuros +5 (MX5). E1 nitrógeno es el elemento
más electronegativo de la familia. Así, además de los estados de oxidación
típicos de la familia (-3,+3 y +5), el nitrógeno forma compuestos
con otros estados de oxidación.
Los compuestos que contienen una molécula de
nitrógeno enlazada a un metal se llaman complejos de nitrógeno o complejos
dinitrógeno. Los metales que pertenecen al grupo VIII de la familia
de los metales de transición son extraordinarios en su capacidad para
formar compuestos de coordinación; para cada metal de este grupo se
han identificado varios complejos nitrogenados. Los complejos nitrogenados
de estos metales se presentan en estados de oxidación bajos, como
Co(I) o Ni(O), los otros ligandos presentes en estos complejos, además
de N2, son del tipo que se sabe que estabilizan estados
de oxidación bajos: las fofinas parecen ser particularmente útiles
a este respecto.
Las moléculas de Nitrógeno
se encuentran principalmente en el aire. En agua y suelos el Nitrógeno
puede ser encontrado en forma de nitratos y nitritos. Todas estas
substancias son parte del ciclo del Nitrógeno, aunque hay una conexión
entre todos.
Los humanos han cambiado
radicalmente las proporciones naturales de nitratos y nitritos, mayormente
debido a la aplicación de estiércoles que contienen nitrato. El Nitrógeno
es emitido extensamente por las industrias, incrementando los suministros
de nitratos y nitritos en el suelo y agua como consecuencia de reacciones
que tienen lugar en el ciclo del Nitrógeno.
Las concentraciones de Nitrógeno
en agua potable aumentarán grandemente debido a esto.
Nitratos y nitritos son
conocidos por causar varios efectos sobre la salud. Estos son los
efectos más comunes:
- Reacciones con la hemoglobina
en la sangre, causando una disminución en la capacidad de transporte
de oxígeno por la sangre. (nitrito)
- Disminución del funcionamiento
de la glándula tiroidea. (nitrato)
- Bajo almacenamiento de
la vitamina A. (nitrato)
- Producción de nitrosaminas,
las cuales son conocidas como una de las más común causa de cáncer.
(nitratos y nitritos)
Pero desde un punto de vista metabólico, el óxido de nitrógeno (NO) es mucho
más importante que el nitrógeno. En 1987, Salvador Moncada descubrió
que éste era un mensajero vital del cuerpo para la relajación de los
músculos, y hoy sabemos que está involucrado en el sistema cardiovascular,
el sistema inmunitario, el sistema nervioso central y el sistema nervioso
periférico. La enzima que produce el óxido nítrico, la óxido-nítrico
sintasa, es abundante en el cerebro.
Aunque el óxido nítrico tiene una vida relativamente corta, se puede difundir
a través de las membranas para llevar a cabo sus funciones. En 1991,
un equipo encabezado por K.–E.Anderson del hospital universitario
de Lund, Suecia, demostró que el óxido nítrico activa la erección
por medio de la relajación del músculo que controla el flujo de sangre
en el pene. La droga Viagra trabaja liberando óxido nítrico para producir
el mismo efecto.
Los humanos han cambiado
radicalmente los suministros de nitratos y nitritos. La mayor causa
de la adición de nitratos y nitritos es el uso intensivo de fertilizantes.
Los procesos de combustión pueden también realzar los suministros
de nitrato y nitrito, debido a la emisión de óxidos de nitrógeno que
puede ser convertidos en nitratos y nitritos en el ambiente.
Los nitratos y nitritos
también consisten durante la producción química y son usado como agentes
conservantes en las comidas. Esto causa las concentraciones de nitrógeno
en el agua subterránea y aguas superficiales y en la comida crece
en gran medida.
La adición de Nitrógeno
enlazado en el ambiente tiene varios efectos. Primeramente, puede
cambiar la composición de especies debido a la susceptibilidad de
ciertos organismos a las consecuencias de los compuestos de nitrógeno.
Segundo, la mayoría del nitrito puede tener varios efectos sobre la
salud de los humanos asi como en animales. La comida que es rica en
compuestos de Nitrógeno puede causar una pérdida en el transporte
de oxígeno en la sangre, lo que puede tener consecuencias serias para
el ganado.
La toma de altas concentraciones
de Nitrógeno puede causar problemas en la glándula tiroidéa y puede
llevar a bajos almacenamientos de la Vitamina A. En los estómagos
e intestinos de animales los nitratos pueden convertirse en nitrosaminas,
un tipo de substancia peligrosamente cancerígena.
Ciclo
del nitrógeno.
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