Oxidos de nitrógeno

El nitrógeno forma una serie de óxidos en los que el estado de oxidación del N puede tomar cualquier valor en el intervalo de +1 a +5. En la tabla 3 se muestran los óxidos de nitrógeno.

Tabla 3. Estados de oxidación comunes para el NEstado 

de oxidaciónFórmula ΔHºf a 298K

(KJ/mol)Comentario

1+ N2O 82.0 Gas incoloro; usado como anestésico dental

2+ NO 90.3 Gas incoloro; contaminante del aire

3+ N2O3 83.7 Gas café rojizo4+ NO2 33.2 Gas café naranja; venenoso y

contaminante del aire4+ N2O4 9.16 Líquido incoloro a amarillo5+ N2O5 11.3 Sólido incoloro, volátil

Los óxidos de nitrógeno no son tan habituales como otros compuestos de nitrógeno, pero los encontraremos en muchas ocasiones. El N2O tiene propiedades anestésicas y utiliza algo en odontología (“gas hilarante”).

El NO2 se emplea en la fabricación del ácido nítrico. El N2O4 se utiliza mucho como oxidante en combustibles de cohetes. El NO es el óxido de nitrógeno más importante desde un punto de vista biológico. En los seres humanos, juega el papel de mantener la presión de la sangre, ayuda en la respuesta inmunológica de eliminación de organismos extraños, y es esencial para la conservación de la memoria a largo plazo. En 1996, los científicos descubrieron que la hemoglobina transporta NO así como O2. El NO disminuye el espesor de las paredes de los vasos sanguíneos, facilitando el transporte de oxígeno a los tejidos circundantes.

El monóxido de dinitrógeno (óxido nitroso) N2O (g) puede obtenerse en el laboratorio a partir de una interesante reacción de desproporción, la descomposición de NH4NO3(s) a temperaturas de 200-260 ºC :

NH4NO3(s) → N2O (g) + 2H2O(g)

El átomo de N en el NH4+ está en el estado de oxidación –3 y en el NO3

- el estado de oxidación del N es de +5. En el N2O ambos átomos de N están en estado de oxidación +1. La disminución en el estado de oxidación de un átomo de N es compensada exactamente

por el aumento en el estado de oxidación del otro, o cual permite ajustar muy fácilmente la ecuación rédox.

El monóxido de nitrógeno (óxido nítrico), NO (g), se obtiene comercialmente mediante la oxidación catalítica del NH3 (primera reacción del proceso Ostwald). Otra fuente de NO, normalmente no deseada, son los procesos de combustión a altas temperaturas, tales como los que tienen lugar en los motores de los automóviles y en las plantas de energía eléctrica. Cuando el combustible se combina con el oxígeno del aire para producir una temperatura alta, el N2(g) y el O2(g) del aire caliente se combinan en cierta medida para formar NO(g):

N2 (g) + O2 (g) → 2 NO (g)

Con frecuencia se ve el óxido de nitrógeno marrón, NO2 (g) en las reacciones del ácido nítrico. De interés para los químicos de la atmósfera es el papel clave que juega el NO 2 (g) en la formación de las nubes de contaminación fotoquímica.

Utilizando 250 miligramos de NaNO2 (sólido) y 3 mL de solución de sulfato

ferroso ácido, por la mezcla de los reactivos en la jeringa con agitación vigorosa se produce rápidamente el

NO.

Al principio se observan trazas de NO2 de color café rojizo pero pronto desaparecen. La solución acuosa se

va tornando negra.

Se debe tener cuidado para suspender la generación de gas

cuando la jeringa se llena, esto se hace destapando la jeringa mientras

se sostiene hacia arriba.

Rota la jeringa 180° para descargar la mezcla de reacción y enseguida tapa

la jeringa.

El monóxido de nitrógeno obtenido debe lavarse con agua.

En una jeringa seca y limpia transfiere 20 mL del NO

anteriormente preparado. Enseguida jala un poco

de aire en la jeringa que contiene los 20 mL de NO y observa la reacción

dentro de la jeringa.

Prepara una jeringa de NO y lávalo. Transfiere este NO a una jeringa

limpia y seca usando el tubo de hule seco y limpio.

empuja y jala sobre las jeringas respectivas, conecta la jeringa llena

de NO con la jeringa llena de O2 también ya lavado,

empujando el émbolo de la jeringa de oxígeno transfiera lentamente un volumen de O2 igual a la mitad del

volumen de NO.

Sumerge la jeringa llena de NO2 primero en un baño de hielo hasta

notar un cambio de color, y luego en un baño de agua caliente hasta notar

el cambio.

Con la jeringa conteniendo el NO2, succiona 5 a 10mL de agua destilada con indicador universal en la jeringa,

tápala y agita; añade más agua destilada en la jeringa hasta que

desaparezca el gas colorido.

En un vial poner 5 mL de solución acuosa diluida de KMnO4

En otro vial colocar solución acuosa diluida de KI

Conecta un tubo de hule a una jeringa conteniendo NO, lavado, y

descarga el gas sobre un vial conteniendo una solución de KMnO4

Conecta un tubo de hule a una jeringa conteniendo NO2, y descarga el gas sobre un vial conteniendo una

solución de KI

Sulfato ferroso

Nitrito de sodio

Hidróxido de sodio

Permanganato de potasio

Yoduro de potasio