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¿Comemos aire?

Del aire al plato, un equilibrio con mucha química

¿Qué gusto tiene el aire? Gusto de nitrógeno, está claro. Cerca del 80% del aire que respiramos es nitrógeno, un gas que para la mayor parte de los organismos vivos es inerte, pero a la vez indispensable, puesto que es un componente fundamental tanto de las proteínas como del ADN. Para que animales y plantas puedan utilizarlo hay que fijar el nitrógeno atmosférico; es decir, hacerlo reaccionar para introducirlo como elemento en una especie química que pueda ser utilizada por los seres vivos. Pero este proceso lo saben hacer muy pocos microorganismos.

A principios del siglo XX, se produjo un adelanto científico formidable: se consiguió fijar el nitrógeno de forma artificial. El proceso Haber-Bosch, reconocido con los premios Nobel de química de 1918 y 1931, permite obtener amoníaco (NH3), el cual es fundamental para obtener los fertilizantes necesarios en agricultura. De este modo, las plantas tienen una fuente de nitrógeno, y se pueden mantener los cultivos necesarios para abastecer a la población mundial. Y así, los átomos de nitrógeno del aire, ahora convertidos en amoníaco y otros derivados, quedan capturados dentro de las plantas y se reparten por la cadena trófica. Sin duda, todo tiene una pequeña parte de aire, hasta la ensalada que a menudo nos ponemos en el plato.

EL AVANCE CIENTÍFICO QUE HIZO POSIBLE FIJAR EL NITRÓGENO DE FORMA ARTIFICIAL RECIBIÓ DOS PREMIOS NOBEL DE QUÍMICA
¿Dónde está la química?

El proceso Haber-Bosch constituye uno de los ejemplos más claros de cómo se puede obtener una molécula a partir de sus componentes atómicos. A pesar de que puede parecer fácil, este proceso resultó ser un rompecabezas para los científicos de principios del siglo XX. Para que la reacción pueda darse, hace falta que el nitrógeno en fase gas reaccione con el hidrógeno gas sobre un catalizador a base de hierro:

Reacción de síntesis del amoníaco
¿Qué conceptos lo explican?

La mayor parte de las reacciones químicas son reacciones reversibles que tienden a estados de equilibrio. En equilibrio, las dos reacciones proceden con la misma velocidad. Por otro lado, las concentraciones de reactivos y productos que corresponden al estado de equilibrio dependen de las condiciones ambientales (como temperatura y presión).

En el caso de la síntesis del amoníaco, los equilibrios más desplazados hacia la formación de productos se obtienen en condiciones de alta temperatura y presión. ¿Qué características de la reacción hacen que sea así? La reacción es endotérmica –absorbe calor–, y los reactivos contienen más moléculas en fase gas que los productos.