Oxidos De Nitrogeno

Los Óxidos de Nitrógeno (NOx´s) son los Compuestos Químicos formados por átomos de Nitrógeno en diferentes combinaciones con átomos de Oxigeno. La variedad de estas combinaciones químicas depende de la Valencia del Nitrógeno y de las condiciones del ambiente, como la Presión y la Temperatura.

Tipos de Compuestos del Nitrógeno

El átomo Neutro del Nitrógeno tiene 5 electrones en su último nivel de energía. Esta configuración explica los diversos tipos de compuestos del nitrógeno.

Por ejemplo, la falta de tres electrones para dar una configuración completa hace comprender la formación del Amoniaco y sus derivados, compuestos en los cuales el Nitrógeno tiene una valencia de -3.

En condiciones adecuadas de oxidación, el Nitrógeno forma cinco óxidos diferentes y dos ácidos de importancia, en los que figura con valencias que van desde +1 hasta +5. Se explican a continuación los Óxidos.

Tabla General de los Óxidos de Nitrógeno

Las moléculas del Óxido Nítrico (NO) y del Dióxido de Nitrógeno (NO₂) contienen un número impar de electrones y son las más estables.

Óxido Nitroso N₂O

Joseph Priestley preparó este gas por primera vez en 1772, pero no fue hasta veintisiete años más tarde que Sir Humphry Davy determinó su composición y estudió sus propiedades. Comprobó que cuando se respiraba por breve rato producía un estado de excitación histérica, acompañado muchas veces de estrepitosa hilaridad. Debido a esto, suele llamarse Gas Hilarante.

Se prepara habitualmente calentando Nitrato Amónico:

NH₄NO₃ --> 2H₂O + N₂O

Esta es una reacción de Oxidación-Reducción en que se oxida el Amoniaco y se reduce el ácido Nitrico (partes que constituyen el Nitrato Amónico). Al preparar óxido Nitroso con Nitrato Amónico hay que tener mucho cuidado de no recalentar la sal, pues podría producirse una violenta explosión.

El Óxido Nitroso es un gas incoloro, de olor débil y agradable y sabor dulzaino. Es moderadamente soluble en Agua: 60 volúmenes en 100 de agua a 25°C. Se licua fácilmente por compresión, y se vende en tal forma en cilindros de acero, lo que facilita su adquisición para usarlo como anestésico en intervenciones sencillas.

Su Fórmula es N₂O, tiene un Peso Molecular de 44.016 g/mol; su Punto de Congelación es a -102.4°C, su Punto de Ebullición es a los -89.5°C.

Aunque bastante estable en las condiciones ordinarias, el gas se descompone con el calor, produciendo una mezcla de Nitrógeno y Oxigeno con una mayor proporción de este último elemento que el aire.

En consecuencia, ciertas oxidaciones son más rápidas en este gas que en el aire. Así, un ascua de madera se inflama al introducirla en este gas; el azufre y el fósforo arden con llama blanca en su seno, y el hidrógeno forma con él una mezcla explosiva.

Aunque se le considera a menudo como anhídrido del ácido hiponitroso H₂N₂O₂, el Óxido Nitroso no se combina con el agua, si bien se forma al descomponerse el ácido en disolución:

H₂N₂O₂ --> H₂O + N₂O

Óxido Nítrico NO

Este gas fue preparado por primera vez por J. B. van Helmont a principios del siglo XVII, pero fue Priestley quien primeramente lo estudió. Se obtiene reduciendo el Ácido Nítrico por mediación de varios agentes.

Tratando Cobre Cu con Ácido Nítrico HNO₃ diluido (33% densidad 1.2), se produce Óxido Nítrico:

3Cu + 8H₃O⁺ + 2NO₃^- --> 3Cu⁺² + 2NO + 12H₂O

La ecuación molecular balanceada es:

3Cu + 8HNO₃ --> 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Sin embargo, el gas obtenido por este método puede estar fácilmente contaminado con otros óxidos de Nitrógeno.

Se forma Óxido Nítrico sometiendo el aire a las descargas eléctricas. Es el primer producto que resulta al fijar el Nitrógeno atmosférico por el procedimiento del arco eléctrico.

El Oxido Nítrico es un gas incoloro, muy poco soluble en agua. Es el más estable de los Óxidos de Nitrógeno; puede calentarse hasta el rojo mate sin descomponerse. El fósforo ardiendo continúa encendido en el gas, mientras que el azufre se apaga. Una mezcla de vapores de sulfuro de carbono (CS₂) y Óxido Nítrico (NO) arde con llama azulada deslumbradora.

El Oxido Nítrico se combina con el Oxígeno en frio para formar Dióxido de Nitrógeno pardo-rojizo:

2NO + O₂ --> 2NO₂

Trióxido de Nitrógeno N₂O₃

El gas Trióxido de Nitrógeno (N₂O₃) es inestable. A temperatura ordinaria su composición viene expresada por la siguiente ecuación:

N₂O₃ --> NO + NO₂

Cuando se enfría la mezcla de estos gases, el equilibrio se desplaza hacia la formación de N₂O₃, y se forma un líquido azul; al seguir enfriando se obtiene un sólido azul. El N₂O₃ en estado líquido y en estado sólido es de color azul.

Dióxido de Nitrógeno N₂O₄ = NO₂

Este compuesto se forma cuando el Óxido Nítrico se pone en contacto con aire u oxígeno. Se prepara también calentando los nitratos de los metales pesados:

2Cu(NO₃)₂ --> 2CuO + 4NO₂ + O₂

O por reacción del cobre con ácido Nítrico concentrado:

Cu + 4H₃O⁺ + 2NO₃^- --> Cu⁺² + 2NO₂ + 6H₂O

A 140°C, el gas tiene un color pardo intenso, que se va debilitando al bajar la temperatura, lo mismo que al elevarla a partir de 156°C; por encima de 600°C, el gas es incoloro.

Los cambios de color van acompañados de variaciones en la densidad del gas.

• A bajas temperaturas, cuando el gas es ligeramente coloreado, su densidad corresponde a la fórmula N₂O₄.
• A 140°C, el gas pardo tiene una densidad correspondiente a la fórmula NO₂.
• Por encima de 156°C, la densidad disminuye a medida que el color se debilita
• A 600°C, el gas incoloro tiene una densidad que es aproximadamente 2/3 de la correspondiente a 140°C.
• A temperaturas por encima de 22°C, el gas es una mezcla en equilibrio; a dicha temperatura se condensa en un líquido amarillo.
• Si la temperatura continua disminuyendo, el color palidece más y más, hasta que a -9.3°C se forma un sólido cristalino blanco.

Cuando se disuelve Dióxido de Nitrógeno en Agua Fría, se obtienen ácidos Nitroso HNO₂ y Nítrico HNO₃.

2NO₂ + 3H₂O --> 2H₃O+ + NO₂^- + NO₃^-

Pentóxido de Nitrógeno N₂O₅

Este compuesto resulta de la acción del cloro seco sobre Nitrato de Plata asimismo seco:

4AgNO₃ + 2Cl₂ --> 4AgCl + 2N₂O₅ + O₂

También se produce por la acción de un poderoso deshidratante, tal como el Pentóxido de Fósforo P₂O₅, sobre ácido Nítrico concentrado:

P₂O₅ + 2HNO₃ --> 2HPO₃ + N₂O₅

El producto se destila a calor suave, y se condensa en un recipiente refrigerado en un sólido blanco cristalino, inestable por encima de 30°C. y que se descompone según la ecuación:

2N₂O₅ --> 4NO₂ + O₂

Con el Agua se combina, dando Ácido Nítrico:

2N₂O₅ + H₂O --> 2HNO₃

Otros Óxidos de Nitrógeno

También existen el Trióxido de Nitrógeno (NO₃) y el Heptóxido de Dinitrógeno (N₂O₇), pero son formas inestables que no permanecen, sino que se transforman en los otros Óxidos.

Ejemplos de Óxidos de Nitrógeno

Óxido Nitroso N₂O

Oxido Nítrico NO

Trióxido de Dinitrogeno N₂O₃

Trióxido de Nitrogeno NO₃

Dióxido de Nitrógeno N₂O₄ o NO₂

Pentóxido de Dinitrógeno N₂O₅

Heptóxido de Dinitrógeno N₂O₇

(Son todos los Oxidos de Nitrógeno)