Experimentos con nitrógeno líquido Taller de verano en ciencias para profesores 13 al 24 de julio del 2009 Facultad de Ciencias Dr. José Nieto Navarro CIACYT, UASLP 17 de julio 2009

Tabla periódica de los elementos Nitrógeno

Propiedades del nitrógeno 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). Propiedades del nitrógeno Fórmula molecular N2 Número atómico 7 Masa atómica 14 Peso molar 28.02 Nitrógeno en la atmósfera 75.5% por peso 78.06 por volumen Temperatura de ebullición -195.79 C (77.36K) Temperatura crítica -147.1 C Presión crítica 33,5 atm Densidad del líquido a -195.8 C = 0.807g\cc Expansión de líquido a gas 645.3 veces

Cada planta depende de la fijación biológica del nitrógeno 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

NH4+ NO2- REMOVIDO DEL CICLO POR ACTIVIDADES AGROPECUARIAS RESIDUOS EXCRETA MICROORGANISMOS NO3- NH3 PÉRDIDA MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO 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+ COMPLEJOS ORGANO-METÁLICOS Y ORGANO-ARCILLOSOS INTERCAMBIABLE FIJADO ARCILLA FASE SÓLIDA 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 centígrados Grados Kelvin - 100 -200 273 - 273 100 - 160 licuefacción del oxígeno - 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, UASLP Av. 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 Gracias Fotografia de Antonio Vizcaino