Descripción de la tarea

Los óxidos de nitrógeno forman un importante grupo de gases contaminantes. Aunque hay varios tipos, los más importantes, en cuanto a sus efectos contaminantes, son el dióxido de nitrógeno, NO₂ y el óxido nítrico, NO. En ocasiones se utiliza el término NO_X para referirse a la combinación de ambas sustancias.

Los óxidos de nitrógeno que se encuentran en la atmósfera se generan a causa de las altas temperaturas que se producen en los procesos de combustión. Estas altas temperaturas permiten la combinación directa del oxígeno y el nitrógeno de la atmósfera y se produce óxido nítrico. Este gas se oxida posteriormente y da dióxido de nitrógeno. En las zonas de gran aglomeración de tránsito, los automóviles llegan a producir cerca del 60% del total de óxidos de nitrógeno.

En una primera reacción los óxidos de nitrógeno se transforman, en la atmósfera, en ácido nítrico o nitratos. Este ácido, muy corrosivo, es arrastrado por el agua de lluvia y llega a ser uno de los constituyentes de las lluvias ácidas. Los óxidos de nitrógeno intervienen también en la destrucción de la capa de ozono. Aunque actúen sólo como catalizadores, pequeñas cantidades de óxido pueden destruir grandes cantidades de ozono hasta que no son eliminados de la estratosfera por un lento proceso natural. En el caso de la aviación, los reactores inyectan los óxidos de nitrógeno directamente a la estratosfera y agravan de esta manera el efecto.

Últimamente la industria del automóvil está intentando hacer un importante esfuerzo en el sentido de instalar, en sus modelos, catalizadores que aceleren la descomposición del ácido nítrico en sus componentes originales, nitrógeno y oxígeno, para rebajar la emisión de este contaminante. Pero seguro que recuerdas el caso Volkswagen que saltó a la luz en septiembre de 2015; si no es así, en el siguiente enlace podrás encontrar más información: Diésel, óxidos de nitrógeno y el caso Volkswagen.

En esta tarea vamos a trabajar con los dos óxidos de nitrógeno mencionados anteriormente.

Supongamos que ponemos a reaccionar el nitrógeno con el oxígeno. Dependiendo de las condiciones, podría formarse uno u otro óxido. En el caso del NO, habría el mismo número de átomos de nitrógeno que de oxígeno en el producto final, mientras que en el NO₂ habría el doble de número de átomos de oxígeno que de nitrógeno.

Consideremos que hemos hecho reaccionar en el laboratorio diferentes masas de nitrógeno con diferentes masas de oxígeno (en diferentes experiencias), de manera que todo el nitrógeno se ha transformado en un óxido. Los resultados anotados quedan reflejados en la siguiente tabla:

Experiencia	Masa de nitrógeno (g)	Masa de oxígeno (g)
1	6.60	7.54
2	2.63	6.0
3	8.76	10.0
4	1.20	1.37
5	7.90	18.10

1.- Indica la cantidad de óxido que se habrá formado en cada experiencia. Justifica tu respuesta basándote en alguna de las leyes ponderales de las reacciones químicas.

2.- Justifica, basándote en la ley de las proporciones constantes o ley de Proust, en qué experiencia se habrá formado NO y en cuál, NO₂.

3.- Partiendo de las masas de nitrógeno y oxígeno que se combinan, determina la composición centesimal de estos dos óxidos. (Sólo necesitarás utilizar los datos de dos de estas experiencias).

Las leyes ponderales de las reacciones químicas pudieron ser justificadas gracias a la teoría atómica de Dalton, publicada en 1808.

4.- Indica los postulados de dicha teoría e investiga si estos postulados siguen siendo ciertos, a la vista del conocimiento actual del átomo.

Como hemos comentado anteriormente, los NOx se encuentran en estado gaseoso. A continuación vamos a trabajar con ellos como si fuesen gases ideales. Esto supone considerar las moléculas que constituyen dichos gases como un grupo de esferas rígidas que chocan unas con otras (en choques elásticos) y sin interacción entre ellas (es decir, no existirían fuerzas atractivas intermoleculares).

5.- Calcula el volumen que ocuparían 5.7 moles de un óxido de nitrógeno a una temperatura de 150 ºC y 2 atmósferas de presión.

6.- Determina los moles de un óxido de nitrógeno que contiene un volumen de 900 mL a 180 ºC y 780 mmHg.

7.- Calcula la presión que ejercerán 2.5 moles de un óxido de nitrógeno que ocupan un volumen de 1700 mL a 200ºC.

8.- Se dispone de 1.83 g de un gas cuya naturaleza es NO o NO₂. Para resolver la duda, introducimos dicho gas en un recipiente de 1 L y observamos que la presión que ejerce a 27 ºC es de 1.5 atm. ¿De qué gas se trata?

9.- En un recipiente de 3 L se introducen 60 g de NO y 69 g de NO₂ a 28 ºC. Calcula la presión que soportan las paredes del recipiente en las condiciones anteriores.

10.- Para la situación anterior, calcula la fracción molar y la presión parcial de cada gas.