Nitrification de l'azote ammoniacal

[invite2c04f613]

Bonsoir,

2ème partie de mon devoir... avec laquelle j'ai encore plus de mal

1. Dans une première étape, l'azote ammoniacal, qu'on considérera entièrement sous forme d'ions ammonium, est oxydé par le dioxygène dissous en azote nitreux (sous forme d'ions nitrite NO2-) sous l'action de bactéries appelées nitrosomas. Donner le nom de cette étape et établir l'équation-bilan de la réaction correspondante

D'une part, en cherchant un peu sur le net, je trouve que l'ion produit par oxydation de l'azote ammoniacal est NO3- et non NO2-...
Ensuite, je ne comprends pas ce qu'on attends de moi en demandant "le nom de l'étape"... il s'agit d'une oxydation, mais après est-ce vraiment celà qui est demandé?

Merci de votre aide...
-----

[invite2c04f613]

2. Dans une deuxème étape, l'azote nitreux est lui-même oxydé en azote nitrique (sous forme d'ion nitrate NO3-) par le dioxygène dissous sous l'action de bactéries Nitrobacter.
Donnez le nom de cette étape et établir l'équation-bilan de la réaction correspondante

Encore pire que la 1....

3. En déduire l'équation-bilan globale de la réaction de nitrification

4. Calculer les nombres d'oxydation de l'élément azote dans l'ion ammonium, dans l'ion nitrite et dans l'ion nitrate

5. On admet que tout l'azote ammoniacal présent dans l'eau de ce site est sous forme d'ions ammonium, et que la totalité de ces derniers subit la nitrification. Dans cette hypothèse, calculer la concentration massique en ions nitrate (en mg/L) apportés par la nitrification ans l'eau de ce site.

Je tiens à spécifier que je ne cherche en aucun cas à me faire pondre la réponse toute faîte, mais s'il-vous-plaît, indiquez-moi dans quelle direction chercher...

Merci de votre attention

[jeanne08]

Il s'agit bien du oxydation ....
pour écrire l'équation bilan tu peux écrire les demi équations redox
je te souffle : NH4+ + 2 H2O -> NO2 - + 6e + 8H+
O2 + 4H+ + 4e- -> 2 H2O

tu dois savoir écrire l'équation bilan ...

Pour la suite même genre de raisonnement ...

[invite2c04f613]

Bonsoir, et merci pour ton aide.
Cependant, je ne m'en sors pas trop...

Voici ce qu'il résulte de la première question:

NH4+ + 2H2O --> NO2- + 6e- + 8H+
O2 + 4H+ + 4e- --> 2H2O (jusque là, fastoche, c'est toi qui l'a écrit)
Mais voici mon bilan...

NH4+ + O2 --> NO2- + 4H+

pas très équilibré toossa... non?

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

Tu dois savoir que dans les réactions redox il y a autant d'électrons émis que d'électrons captés ... Donc la stoechiométrie de la réaction bilan découle de cette loi !

[invite2c04f613]

Si je suis bien ce que tu dis, ça donne:

NH4+ + O2 --> NO2- + 4H+ + 2e-

J'ai bon?

[invite85b45ef5]

l'oxydation catalytique de l'ammoniac par l'oxygène de l'air a été découverte vers 1830 par le chimiste français Kuhlman.`
Kuhlman utilisait comme catalyseur de la mousse de platine, mais pour diverses raisons le rendement était loin d'être parfait.
La réaction s'écrit:
(1) 2NH3 + 5/2O2 => 2NO + 3H2O + Q1
Cette réaction est quasi instantanée et se déroule avec des rendements voisins de 98% sur un catalyseur constitué par une toile de platine souvent additionné de Rhodium
On règle les proportions NH3/Air de manière à ce que la chaleur de réaction soit stabilisée entre 750 et 800°C
Dans l'industrie qui utilise cette réaction pour produire l'acide nitrique,le mélange NH3/Air est compris entre 9,5 et 13% en fonction des températures de préchauffage et des pressions de travail.
Il ne faut pas perdre de vue que le mélange NH3/Air devient explosif au delà de 16% NH3 dans le mélange.

Le NO2, lui, ne peut pas se former à haute température, pour l'obtenir à partir du NO, il est nécessaire d'abaisser la température du mélange issu de la réaction 1 le plus bas possible.
La deuxième réaction s'écrit:
2NO + 2O2 => NO2 + Q2
car cette réaction est également exothermique, mais contrairement à la majorité des réactions chimiques, sa vitesse croit lorsque la température diminue. C'est une réaction relativement lente et incomplète, si on utilise pour la faire le gaz issu de la réaction 1, il est nécessaire d'ajouter un appoint d'air.
Connaissant les enthalpies des différentes molécules en jeu, il vous sera facile de calculer les chaleurs de réaction Q1 et Q2

[invite85b45ef5]

mon premier message concerne l'oxydation de l'ammoniac.
Pour oxyder directement de l'azote les techniques sont nettement plus compliquées car la molécule d'azote N2 est très stable et pour la faire réagir, il faut la dissocier c'est à dire séparer les deux atomes en deux ions N. La dissociation commence à se produire vers 800°C et augmente ensuite.
A la fin du dix neuvième siècle, les agronomes avaient compris l'importance de l'azote nitrique dans la croissance des végétaux et la demande des agriculteurs croissait . Il n'y avait alors que peu sources d'azote possible:
1) La fixation bactérienne per des rhizobiums vivant en symbiose sur les racines d'un petit nombre de végétaux. ne fonctionne qu'avec les papillonacées: pois, haricots, fèves et soja.
2) le recyclage des urines animales et humaines contenant de l'urée. Mais déjà, à cette époque les aliments étaient consommés en ville et les urines traitées dans le stations d'épuration urbaines.
3) l'exploitation des gisements de guanos et des gisements de nitrates du Chili.
mais les besoins étaient croissants et infiniment supérieurs aux ressources;
Un premier pas a été fait par les chimistes en inventant la cyanamide calcique que l'on peut ensuite hydrolyser en NH3, mais les industries des poudres consommaient à elle seule tout le produit fabriqué de cette manière.
Les industriels norvégiens, qui avaient installés des générateurs électriques sur les nombreuses chutes d'eau de leur pays ne savaient quoi faire de ce courant, car les réseaux de distributions étaient inexistants.
Ils utilisèrent des arcs électriques sur lesquels il faisaient passer de l'air . Celui ci était porté à des températures supérieures à 1500°C de manière à ioniser aussi bien N2 que O2. le courant gazeux était alors brutalement refroidi. Les ions N et O se combinaient en fonction des lois du hasard et on constatait que l'air contenait environ 4% de NO .
C'est d'ailleiurs ce qui se passe dans les éclairs des orages. Chaque éclair engendre de 200 à 500 kg de NO en fonction de la longueur de sa trajectoire.
Mais ce NO, très peu soluble met ensuite plusieurs jours, si non plusieurs semaines pour être oxydé en NO2 qui, lui est soluble dans l'eau.
2NO2 = N2O4
N2O4 + H2O => HNO3 + HNO2 + Q3
que les pluies entraînent vers le sol, mais souvent très loin du lieu où les éclaires se sont produits.
Le procédé de la Société Norvégienne de l'Azote a été exploité une quinzaine d'années a été abandonné lorsque les ingénieurs allemands Haber et Bosch ont mis au point en 1910 la fabrication industrielle du NH3 et que d'autre part les réseaux de distribution du courant électrique se sont développés.

[jeanne08]

non pas encore ... dans l'équation redox bilan aucun électron ne doit figurer car tous les électrons émis ont été captés . Donc tu dois multiplier par ** la première et par *** la seconde de telle façon qu'en faisant l'addition tous les électrons émis soient captés !!
encore un petit effort et pas de découragement !

[invite2c04f613]

Je pense avoir (enfin!) trouvé...


NH4+ + 2H2O --> NO2- + 6e- + 8H+ (x2)
O2 + 4H+ + 4e- --> 2H2O (x3)

2NH4+ + 4H2O + 3O2 + 12H+ -->2NO2- + 16H+ + 6H2O

en simplifiant, ça donne

2NH4+ + 3O2 --> 2NO2- + 4H+ + 2H2O

qu'en penses-tu?

PS: Merci Felicha pour cette information intéressante... malheureusement, mon niveau de compréhension de la chimie me freine un peu pour en tirer quelqu'aide dans ce texte

[invite85b45ef5]

c'était seulement pour tenter de t'expliquer que l'eau ne peut pas oxyder le NH3.
d'abord, le NH4 n'existe pas à l'état libre, il se trouve soit à l'état d'hydroxyde NH4OH ou de sel d'un acide NH4 Cl ou NH4 NO3, (NH4)2 SO4, ........
On a considéré le NH4 comme l'équivalent d'un élément alcalin Na, Sr, K c'est vrai pour les réactions seulement. mais c'est loin d'être un élément.

[jeanne08]

oui ton équation redox est bien écrite ... je ne sais pas si elle se réalise facilement !

[invite2c04f613]

Bonjour!

Pardon de réouvrir la discution, mais je viens enfin de trouver le temps de continuer mon devoir... :s

Je suis tombée sur ces équations sur internet, j'aurais aimé savoir à quoi elles correspondaient puisque je ne trouve pas du tout pareil...

NH3 + O2 → NO2− + 3H+ + 2e−
NO2− + H2O → NO3− + 2H+ + 2e−