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¿NO? ¡Esa es la respuesta correcta!
Los óxidos de nitrógeno son un grupo de gases, formados sólo por átomos de nitrógeno y oxígeno. Estos gases son contaminantes, contribuyen al calentamiento global y afectan a la salud humana. Si quieres saber más sobre el origen de estos gases y el efecto que tienen en el planeta, ¡sigue leyendo!
Óxidos de nitrógeno: Significado
Empecemos con una definición.
Losóxidos de nitrógeno son un grupo de gases altamente reactivos formados por nitrógeno y oxígeno.
Los óxidos de nitrógeno incluyen
Dióxido de nitrógeno (NO2)
Monóxido de nitrógeno (NO)
Óxido nitroso (N2O)
Pentóxido de dinitrógeno (N2O5)
Óxidos de nitrógeno: Estructura
El dióxido de nitrógeno y el monóxido de nitrógeno son los gases toxicológicamente más significativos del grupo, por lo que vamos a centrarnos en su estructura.
La fórmula NOx se refiere tanto al dióxido de nitrógeno como al monóxido de nitrógeno.
Dióxido de nitrógeno (NO2)
El NO2 es un compuesto covalente. Está formado por un átomo central de nitrógeno y dos átomos de oxígeno.
Un átomo de oxígeno tiene enlace simple con el nitrógeno; el otro átomo de oxígeno tiene enlace doble.
O=N-O
Monóxido de nitrógeno (NO)
El monóxido de nitrógeno está compuesto por un átomo de nitrógeno y dos átomos de oxígeno. La molécula es un radical libre: los átomos comparten un doble enlace, pero el nitrógeno tiene un electrón no apareado (indicado con un punto).
O=N-
Los radicales libres son átomos o moléculas con al menos un electrón no apareado.
Debido a su electrón no apareado, los radicales libres son muy inestables y reactivos. Los radicales libres afectan a la salud humana: descomponen las células con el tiempo. A medida que el cuerpo envejece, pierde su capacidad de combatir los radicales libres, lo que provoca estrés oxidativo.
El estrésoxidativo es el desequilibrio entre radicales libres y antioxidantes (moléculas que combaten los radicales libres).
El estrés oxidativo provoca daños celulares, procesos degenerativos y envejecimiento.
Ejemplos de óxidos de nitrógeno
Antes hemos oído hablar de cuatro gases diferentes que se clasifican como óxidos de nitrógeno. Profundicemos en cada uno de ellos.
| Propiedades | Dióxido de nitrógeno | Monóxido de nitrógeno | Óxido nitroso | Pentóxido de Dinitrógeno |
| Fórmula química | NO2 | NO | N2O | N2O5 |
| Características | Gas marrón rojizo de olor desagradable | Gas incoloro de olor dulce | Gas incoloro, de sabor dulce | Gas incoloro |
| Punto de ebullición | 21.15°C | -151.8°C | -88.5°C | 47.0°C |
| Usos | Síntesis de ácido nítrico, combustible para cohetes, producción de explosivos | Intermediario de la química industrial, molécula de señalización de mamíferos | Anestésico (a menudo de uso recreativo), propulsor, agente espumante | Cloroformo, producción de explosivos |
| Peligros | La inhalación provoca afecciones respiratorias e inflamación de las vías respiratorias | La inhalación provoca afecciones respiratorias y estrés oxidativo | La inhalación provoca mareos, inconsciencia e incluso la muerte | Altamente explosivo |
Causas de los óxidos de nitrógeno
¿De dónde proceden los óxidos de nitrógeno?
Fuentes naturales
La mayoría de los NOx se producen de forma natural. Las fuentes incluyen
Erupciones volcánicas
Descomposición biológica
Actividad microbiana en el océano
Caída de rayos
¿Cómo producen NOx los rayos?
El núcleo de los rayos puede alcanzar una temperatura cercana a los 30.000ºC, tan caliente que puede romper las moléculas de oxígeno y nitrógeno. El rápido calentamiento y enfriamiento del oxígeno y el nitrógeno produce moléculas de monóxido de nitrógeno (NO). Posteriormente, el NO se combina con el oxígeno para crear NO2.
Figura 1: Los científicos han calculado que los rayos producen el 10% de los NOx de la atmósfera. unsplash
Procesos de combustión
Los combustibles de hidrocarburos se queman en motores calientes. En estas condiciones de calor, normalmente entre 75 y 105ºC, las moléculas de nitrógeno y oxígeno del aire se combinan para formar monóxido de nitrógeno.
N2 + O2 → 2NO
Cuando el monóxido de nitrógeno sale de los tubos de escape de los vehículos o de las chimeneas, reacciona con el oxígeno del aire para formar dióxido de nitrógeno.
2NO + O2 →2NO2
Figura 2: Las centrales eléctricas de combustibles fósiles queman hidrocarburos, lo que provoca la contaminación por NOx. unsplash
Uso de fertilizantes
Los agricultores añaden fertilizantes químicos a sus cultivos. Los fertilizantes contienen nutrientes importantes para las plantas, como nitrógeno, fósforo y potasio. Las plantas necesitan estos nutrientes para crecer y funcionar eficazmente.
Los fertilizantes contienen nitrógeno porque las plantas lo utilizan para producir clorofila.
La clorofila es un pigmento verde que absorbe la energía luminosa para la fotosíntesis.
Sin nitrógeno ni clorofila, las plantas no pueden crecer.
Utilizar demasiado abono provoca un exceso de materia orgánica rica en nitrógeno en el suelo. Los microbios que se alimentan del exceso de materia nitrogenada producen grandes cantidades deNOx, contaminando el aire.
El uso de fertilizantes no sólo produce contaminación por NOx. El exceso de fertilizantes va a parar a los cursos de agua, provocando la eutrofización.
Laeutrofización es la riqueza excesiva de nutrientes en una masa de agua.
La eutrofización provoca el crecimiento excesivo de algas. Demasiadas algas limitan la fotosíntesis en otras partes del agua, dejando "zonas muertas" anaeróbicas debajo.
Los efectos de los óxidos de nitrógeno
Los óxidos de nitrógeno son contaminantes que afectan al medio ambiente y a la salud humana.
Cambio climático global
El dióxido de nitrógeno es el tercer gas de efecto invernadero más potente, que atrapa el calor en la atmósfera y contribuye al cambio climático global.
Además, los NOx destruyen el ozono estratosférico. La capa de ozono desempeña un papel esencial en la protección de nuestro planeta contra la radiación UV dañina. Sin ella, la radiación UV mataría las plantas y dañaría el ADN de los organismos vivos.
Lluvia ácida
Los óxidos de nitrógeno contribuyen a la lluvia ácida. Cuando reaccionan con el agua y el aire, forman ácido nítrico (HNO3). El ácido nítrico se mezcla con el agua y cae al suelo en forma de lluvia ácida. Entre sus consecuencias están los daños a los bosques y la erosión de las estructuras físicas.
Nieblas fotoquímicas
La contaminación por NOx contribuye a la formación de nieblas fotoquímicas.
El smogfotoquímico es un tipo de smog que se produce cuando la luz ultravioleta reacciona con los óxidos de nitrógeno y otras sustancias químicas de la atmósfera.
Los smogs fotoquímicos son visibles como una neblina marrón. Son más prominentes en zonas cálidas y densamente pobladas.
Entre las ciudades propensas al smog fotoquímico están Los Ángeles, Sydney y Ciudad de México.
Los smogs empeoran las enfermedades respiratorias y afectan a la visibilidad.
Figura 3: Un smog fotoquímico en Hong Kong. unsplash
Problemas de salud
La exposición a corto plazo a los óxidos de nitrógeno provoca síntomas como dolores de cabeza, irritación de los ojos y ruidos, dificultad para respirar y dolor abdominal. La exposición a largo plazo puede causar asma y otras afecciones respiratorias.
La exposición a concentraciones muy elevadas de NOx puede afectar a la fertilidad, dañar a los fetos en desarrollo e incluso causar la muerte.
Control de los óxidos de nitrógeno
¿Cómo podemos evitar que los NOx afecten al medio ambiente y a los organismos vivos? Existen tres métodos principales: los convertidores catalíticos, las pulverizaciones de urea y la gestión del uso de fertilizantes.
Convertidores catalíticos
Los catalizadores se instalan en los motores de los coches para reducir las emisiones no civas, como los NOx, el monóxido de carbono y las partículas.
Los catalizadores utilizan reacciones redox para reducir las emisiones nocivas.
Lasreacciones redox son reacciones en las que se produce tanto una oxidación (pérdida de electrones) como una reducción (ganancia de electrones).
Los catalizadores están fabricados con metales raros como el platino y el rodio. Se colocan en forma de panal para crear una gran superficie de oxidación y reducción de las emisiones nocivas.
Los convertidores reducen los átomos de nitrógeno de las moléculas de NOx.
Los átomos de oxígeno libres y altamente reactivos chocan y forman moléculas de O2.
Los átomos de nitrógeno unidos al catalizador reaccionan entre sí, formando moléculas de N2.
2NO → N2 + O2
2NO2 →N2 +2O2
Las reacciones de oxidación utilizan lasmoléculas de O2 recién formadas para convertir el monóxido de carbono y el metano en productos menos nocivos.
CO + O2 →CO2
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Aerosoles de Urea
La urea se utiliza habitualmente para controlar las emisiones de NOx procedentes de la quema de combustibles fósiles.
El cuerpo la sintetiza para utilizarla en la excreción de nitrógeno.
Las chimeneas de humos que contienen óxidos de nitrógeno se rocían con una solución acuosa de urea.
Las chimeneas de salida de humos son conductos verticales que transportan los gases residuales al exterior. Son las torres humeantes que ves junto a las centrales eléctricas.
Los óxidos de nitrógeno se disuelven en la solución, formando ácido nitroso (HNO2).
Después, el ácido nitroso reacciona con la urea para formar nitrógeno, dióxido de carbono y agua.
2HNO2 + NH2CONH2 → 2N2 + CO2 + 3H2O
Gestión del uso de fertilizantes
Para utilizar el abono de la forma más eficaz posible y limitar las emisiones de NOx, los agricultores siguen las "cuatro erres":
Dosis de aplicación correcta
Formulación correcta (tipo de abono)
Momento adecuado de aplicación
Colocación correcta de la aplicación
El uso de abonos a base de urea como alternativa a los abonos a base de amoníaco puede reducir las emisiones de NOx.
Espero que este artículo te haya explicado los óxidos de nitrógeno. Recuerda que son un grupo de gases contaminantes, formados por átomos de oxígeno y nitrógeno. Causan el cambio climático global, nieblas fotoquímicas y problemas de salud.
Óxidos de nitrógeno - Puntos clave
- Los óxidos de nitrógeno son un grupo de gases altamente reactivos formados por nitrógeno y oxígeno.
- El dióxido de nitrógeno y el monóxido de nitrógeno se denominan colectivamente NOx. El dióxido de nitrógeno (NO2) es un compuesto covalente, mientras que el monóxido de nitrógeno (NO) es un radical libre. Otros óxidos de nitrógeno son el óxido nitroso y el pentóxido de dinitrógeno.
- Las causas de la contaminación por NOx incluyen: fuentes naturales (como volcanes y rayos), procesos de combustión de hidrocarburos y uso excesivo de fertilizantes.
- Entre los efectos de la contaminación por NOx están el cambio climático, el agotamiento de la capa de ozono, la lluvia ácida, las nieblas fotoquímicas y los problemas de salud.
- Los óxidos de nitrógeno pueden controlarse instalando convertidores catalíticos, pulverizando solución de urea en las chimeneas y gestionando el uso de fertilizantes.
1. Adam Voiland, "NASA Researchers Explore Lightning's NOx-ious Impact on Pollution, Climate", NASA, 2009.
2. Gobierno australiano, Óxidos de nitrógeno, Departamento de Cambio Climático, Energía, Medio Ambiente y Agua, 2022.
3. Autodoc, Causas del sobrecalentamiento, 2022
4. H. J. Emeléus, Avances en química inorgánica y radioquímica, 1964
5. PubChem, Óxido nitroso, Biblioteca Nacional de Medicina, 2022
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