Nitrogen

iso.	AN (%)	Període de semidesintegració	MD	ED (M eV)	PD
¹³N	Sintètic	9,965 m	ε	2,220	¹³C
¹⁴N	99,634	N és estable amb 7 neutrons
¹⁵N	0,366	N és estable amb 8 neutrons

^†Calculat a partir de distintes longituds d'enllaç covalent, metàl·lic o iònic.'''

Element químic de nombre atòmic 7, amb símbol N, també anomenat azot (antigament es va usar també Az com a símbol del nitrogen) i que en condicions normals forma un gas diatòmic que constitueix de l'orde del 78% del aire atmosfèric.

Característiques principals

És un gas inert, no metall, incolor, inodor i insípid que constitueix aproximadament les quatre cinquenes parts del aire atmosfèric, si bé no intervé en la combustió ni en la respiració. Té una elevada electronegativitat (3 en la escala de Pauling) i 5 electrons en el nivell més extern comportant-se com trivalent en la majoria dels compostos que forma. Condensa a 77 K i solidifica a 63 K emprant-se comunament en aplicacions criogeniques.

En estat gasós, el nitrogen és un gas diatòmic, format per dos àtoms de nitrogen units mitjançant un enllaç químic triple, aportant cada un els tres electrons desaparellats que té. Aquest triple enllaç dóna una gran estabilitat a la molècula, ja que trencar els tres enllaços, implica una despesa d'energia considerable. Aquesta característica, converteix el nitrogen en un gas gairebé inert.

Estructura del gas nitrogen N ≡ N

Aplicacions

Les molècules de nitrogen atmosfèric són molt poc reactives, però alguns processos naturals el transformen lentament en compostos útils des del punt de vista biològic (i industrial). La capacitat de fixar el nitrogen, és una de les pedres angulars de l'industria química actual, on el nitrogen és convertit en amoníac amb el procés Haber. L'amoníac s'empra amb posterioritat en la fabricació de fertilitzants, o com a percussor de molts d'altres materials, incloent molts explosius, principalment a través de l'obtenció d'àcid nítric amb el Procés Ostwald.

Les sals del àcid nítric inclouen importants compostos com el nitrat de potassi (nitro o salnitre emprat en la fabricació de pólvora) i el nitrat d'amoni fertilitzant. El nitrat de plata té aplicacions mèdiques. Alguns compostos orgànics nitrogenats, són usats com a explosius, com la nitroglicerina i el trinitrotoluè (TNT). La hidrazina i els seus derivats s'usen com a combustible en coets.

El nitrogen gas, també s'usa, per la seva baixa reactivitat, com a atmosfera inert;

En tancs d'emmagatzemament de líquids explosius
Durant la fabricació de components electrònics (transistors, díodes, circuits integrats, etc.)
En la fabricació de l'acer inoxidable
Alguns aliments, també s'empaqueten en atmosfera de nitrogen per ralentitzar la degradació d'aquests.
Es pot usar per a inflar els neumàtics dels automòbils, i reduir així l'oxidació d'aquests.
S'usa també per a pressuritzar bidons de cervesa, ja que produeix bombolles més petites que el diòxid de carboni.
En laboratoris químics.

El nitrogen líquid, produït per destil·lació de l'aire líquid, s'usa en criogènia, ja que a pressió atmosfèrica condensa a -195,8 ºC. Quan s'aïlla suficientment, es pot usar com a font de nitrogen gasós, sense requerir tancs pressuritzats. Les seves principals aplicacions són;

Refrigerant, per a la congelació i el transport de menjar
També per a la conservació de cossos i cèl·lules reproductives (semen i òvuls) o qualsevol altra mostra biològica.
Per l'estudi de fenòmens criogènics.
En dermatologia per a tractar alguns tipus de càncer de pell.

Història

El nitrogen (del llatí nitrum i aquest del grec νίτρον, nitre, i -gen, de l'arrel grega γεν generar) es considera que va ser descobert formalment per Daniel Rutherford al 1772 en donar a conèixer algunes de les seves propietats, no obstant, per la mateixa època també es van dedicar al seu estudi Scheele que el va aïllar, Cavendish, i Priestley. El nitrogen és una gas tan inert que Lavoisier es referia a ell com assot (azot) que significa sense vida. Es va classificar entre els gasos permanents, sobretot des que Faraday no aconseguís veure'l líquid a 50 atm i -110ºC, fins als experiments de Pictet i Cailletet que en 1877 van aconseguir liquar-lo.

Els compostos de nitrogen ja es coneixien en la Edat Mitjana; així, els alquimistes anomenaven aqua fortis a l'àcid nítric i aqua règia (aigua règia)a la mescla d'àcid nítric i clorhídric, coneguda per la seva capacitat de dissoldre l'or.

Abundància i obtenció

El nitrogen és el component principal de l'atmosfera terrestre (78,1% en volum) i s'obté per a usos industrials de la destil·lació de l'aire líquid. Està present també en les restes d'animals, per exemple el guano, usualment en la forma de urea, àcid úric i compostos d'aquests.

S'han observat compostos que contenen nitrogen en l'espai exterior i l'isòtop Nitrogen-14 es crea en els processos de fusió nuclear a les estrelles.

Compostos

Amb l'hidrogen forma el amoníac (NH₃) i la hidrazina (N₂H₄). L'amoníac líquid (amfòter com l'aigua) actua com una base en una dissolució aquosa formant cations amoni (NH₄⁺) i es comporta com un àcid en absència d'aigua cedint un protó a una base i donant lloc a l'anió amida (NH₂^-). També es coneixen llargues cadenes i compostos cíclics de nitrogen, però són molt inestables.

Amb l'oxigen forma diversos òxids com el nitrós (N₂O) o gas del riure, l'òxid nítric (NO) i el diòxid de nitrogen (NO₂), aquests dos últims es coneixen conjuntament com NO_x i són producte de processos de combustió contribuint a l'aparició d'episodis contaminants de boira fotoquímica. Altres òxids són el triòxid de dinitrogen (N₂O₃) i el pentòxid de dinitrogen (N₂O₅), estos dos molt inestables i explosius i els oxoàcids respectius són l'àcid nitrós (HNO₂) i l'àcid nítric (HNO₃) que formen, al seu torn, nitrits i nitrats.

Rol biològic

El nitrogen és component essencial dels aminoàcids i els àcids nucleics, vitals per a la vida. Les llegums i algunes altres plantes anomenades fixadores de nitrogen són capaços d'absorbir el nitrogen directament de l'aire, sent aquest transformat en amoníac i després en nitrat per bacteris que viuen en simbiosi amb la planta en les seves arrels. El nitrat és posteriorment utilitzat per la planta per a formar el grup amino dels aminoàcids de les proteïnes que finalment s'incorporen a la cadena tròfica (vegi's cicle del nitrogen).

Isòtops

Hi ha dos isòtops estables del nitrogen, N-14 i N-15, sent el primer (que es produeix en el cicle carboni-nitrogen de les estrelles) el més comú sense cap dubte (99,634%). Dels deu isòtops que s'han sintetitzat un té un període de semidesintegració de nou minuts i la resta de segons o menys.

Les reaccions biològiques de nitrificació i desnitrificació influeixen de manera determinant en la dinàmica del nitrogen en el sòl, quasi sempre produint un enriquiment en N-15 del substrat.

Precaucions

Els fertilitzants nitrogenats són una important font de contaminació del sòl i de les aigües. Els compostos que contenen l'ió cianur formen sals extremadament tòxiques i són mortals per a nombrosos animals, entre ells els mamífers.

Referències Externes

Elements químics

Gourt Home::Gourt :: Nitrogen