Azot

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Carbon - Azot - Oxigen   N S       Tabelul întreg
Proprietăţi generale
Nume, Simbol, Număr atomic	Azot, N, 7
Serie chimică	Nemetal
Grupă, Perioadă, Bloc	V A (15), 2 , p
Densitate, Duritate	1,251 kg/m3 la 0 °C, 101.325 kPa, N/A
Înfăţişare	incolor
Propietăţi atomice
Masă atomică	14.0067 uam
Rază atomică (calc.)	65 (56) pm
Rază covalentă	75 pm
Rază van der Waals	155 pm
Configuraţie electronică	[He]2s22p3
e- pe nivel de energie	2, 5
Număr de oxidare	±3, 5, 4, 2 (acid)
Structură cristalină	Cubică
Propietăţi fizice
Stare de agregare	gaz (paramagnetic)
Punct de topire	63,15 K (-346,00 °F)
Punct de fierbere	77,36 K (-320,42 °F)
Volum molar	__ ×10-6 m3/mol
Energie de vaporizare	5,57 kJ/mol
Energie de combinare	0,720 kJ/mol
Presiunea vaporilor	___ Pa la ___ K
Viteza sunetului	353 m/s la 300,15 K
Diverse
Electronegativitate	3,04 (Scala Pauling)
Capacitate calorică specifică	29,124 J/(mol*K)
Conductibilitate electrică	__ 106/m ohmi
Conductibilitate termică	25,83 W/(m*K) la 300 K
Primul potenţial de ionizare	1402,3 kJ/mol
Al 2-lea potenţial de ionizare	2856 kJ/mol
Al 3-lea potenţial de ionizare	4578,1 kJ/mol
Cei mai stabili izotopi
izo SN Timp de înjumătăţire MD ED MeV PD 13N {sin.} 9,965 m ε 2,220 13C 14N 99,634% N este stabil cu 7 neutroni 15N 0,366% N este stabil cu 8 neutroni
Unităţi în SI şi TPS.

Azotul (sau nitrogenul) este elementul chimic din tabelul periodic care are simbolul N şi numărul atomic 7. Este un gaz incolor, inodor, insipid, de obicei inert, diatomic şi nemetalic, constitutie 78% din atmosfera Pământului şi este o parte componentă a tuturor ţesuturilor vii.

Azotul formează numeroşi compuşi chimici, precum aminoacizii, amoniacul, acidul nitric şi cianurile.

Cuprins 1 Caracteristici 2 Utilizări 2.1 Compuşi pe bază de azot 2.2 Azot molecular (gaz şi lichid) 3 Istoria azotului 4 Apariţie 5 Compuşi 6 Rol biologic 7 Izotopi 8 Precauţii 9 Referinţe

[modifică] Caracteristici

Azotul este un nemetal, cu o electronegativitate de 3,0. Are cinci electroni pe ultimul strat şi de aceea este de obicei trivalent. Azotul pur este un gaz diatomic incolor şi nereactiv la temperatura camerei şi cuprinde 78.08% din atmosfera Pământului. Condensează la 77 K, la presiune, şi îngheaţă la 63 K. Azotul lichid este folosit des drept substanţă criogenică.

[modifică] Utilizări

[modifică] Compuşi pe bază de azot

Azotul molecular din atmosferă este relativ nereactiv, dar, în natură, este încet convertit în compuşi folositori biologic (şi industrial) pentru unele organisme, notabile fiind unele bacterii (vezi Rol biologic mai jos). Abilitatea de a se combina sau de a fixa azotul este o trăsătură esenţială în industria chimică modernă, unde azotul şi aerul sunt transformate în amoniac prin procesul Haber. Amoniacul, la rândul lui, poate fi folosit direct ca îngrăşământ sau ca un precursor al multor altor materiale importante, precum expozibilii, de cele mai multe ori prin producţia de acid nitric prin procesul Ostwald.

Sărurile acidului nitric includ compuşi importanţi, precum nitratul de potasiu (sau salpetru, important din punct de vedere istoric datorită utilizării sale la fabricarea prafului de puşcă) şi nitratul de amoniu, un îngrăşământ important. Diferiţi alţi compuşi organici nitraţi, cum sunt nitroglicerina şi trinitrotoluenul, sunt folosiţi ca explozibili. Acidul nitric este folosit ca agent oxidant la rachetele care au combustibil lichid. Hidrazina şi derivaţii ei sunt folosiţi drept combustibili pentru rachete.

[modifică] Azot molecular (gaz şi lichid)

Azotul gazos este produs prin permiterea azotului lichid să se încălzească şi să se evapore. Are numeroase utilizări, incluzând faptul că este folosit ca aer atunci când nu se doreşte o reacţie redox;

• la păstrarea prospeţimii mâncărurilor împachetate (prin amânarea râncezirii şi alte forme de degradare oxidativă)
• la acoperirea explozibililor lichizi pentru siguranţă
• la producţia de componente electronice precum tranzistori, diode şi circuite integrate
• la producerea oţelului inoxidabil
• pentru umplerea camerelor roţilor avioanelor şi autovehiculelor^[1] datorită inerţiei sale şi lipsei de umiditate sau calităţi oxidative, spre deosebire de aer (deşi nu este necesar pentru automobilele obişnuite ^[2])

În ciuda unor afirmaţii, azotul nu trece prin cauciucul roţilor mai repede decât aerul. Atmosfera este în principal un amestec de azot şi oxigen (sub formă de N₂ şi O₂), iar moleculele de azot sunt mai mici. Şi se ştie că moleculele mai mici trec prin substanţele poroase mai repede decât cele mai mari.

Un alt exemplu al adaptabilităţii sale este utilizarea ca o alternativă la dioxidul de carbon pentru presurizarea dozelor unor tipuri de bere, în special cele scoţiene şi engleze, datorită bulelor mai mici pe care pe produce, ceea ce face berea să arate mai bine.

Azotul lichid este produs industrila în cantităţi mari prin distilarea din aerul lichefiat, care este reprezentat de obicei prin cvasi-formula LN₂ (deşi se scrie mai corect N₂(l)). Este un lichid de criogenică (foarte rece) care produce degerături instante la contactul direct cu ţesuturile vii.

Proprietatea lui de a menţine temperaturile mult sub temperatura de îngheţ a apei chiar când se evaporă (77 K, -196 °C sau -320 °F)îl face extrem de util într-o varietate de aplicaţii ca refrigerent, printre care:

• la îngheţarea şi tranportul produselor alimentare
• la criogeneza corpurilor, celulelor reproductive (spermă şi ovule) şi probe şi materiale biologice
• în studiul criogenezei
• pentru demonstraţii în educaţia ştiinţifică
• ca răcitor pentru senzori senzitivi şi amplificatoare de frecvenţă joasă
• în dermatologie, pentru eliminarea posibilelor excerscenţe canceroase
• ca răcitor pentru suprasolicitarea unei unităţi centrale de procesare, a unei unităţi de procesare grafică sau a altei componente hardware

[modifică] Istoria azotului

Nitrogenul (latină nitrum, greacă Nitron însemnând "sodă nativă", "geneză", "formare") este considerat a fi descoperit de Daniel Rutherford în 1772, care l-a numit aer fix. Faptul că exista aer care nu participa la combustie era un element cunoscut de chimiştii de la sfârşitul secolului XVIII.

Nitrogenul a fost de asemenea studiat în acelaşi timp şi de Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish şi Joseph Priestley, care l-au numit aer ars sau aer flogisticat. Nitrogenul gazos era destul de inert încât Antoine Lavoisier l-a numit azot, de la cuvântul grecesc αζωτος însemnând "fără viaţă". Acest termen a devenit cuvântul francez pentru "nitrogen" şi a fost împrumutat mai târziu şi de alte limbi, printre care şi româna.

Compuşii azotului erau cunoscuţi în Evul Mediu. Alchimiştii ştiau acidul nitric drept aqua fortis. Amestecul de acid nitric şi acid clorhidric era numit aqua regia, şi apreciat pentru abilitatea sa de a dizolva aurul. Primele plicaţii în industrie şi agricultură ale azotului au fost sub formă de salpetru] (nitrat de sodiu sau nitrat de potasiu), notabil la praful de puşcă, iar apoi ca îngrăşământ.

[modifică] Apariţie

Nitrogenul este, cantitativ, cea mai mare componentă a atmosferei Pământului (78,084% după volum, 75,5% după greutate) şi este obţinut pentru scopuri industriale prin distilarea fracţională a aerului lichefiat sau prin mijloace mecanice (de exemplu, prin membrana de osmoză inversată prin presiune).

Compuşi care conţin acest element au fost observaţi în spaţiu. ¹⁴N este creat în procesul de fuziune nucleară în stele. Azotul este o componentă mare a excrementelor animale (de exemplu, guano), de obicei sub forma ureei, a acidului uric şi compuşi ai acestor produşi.

Azotul molecular este un constituent al atmosferei lui Titan şi a fost detectat în spaţiul interstelar de David Knauth şi colaboratorii săi.

[modifică] Compuşi

Principalul compus al azotului este amoniacul (NH₃) deşi hidrazina (N₂H₄) este şi ea cunoscută. Amoniacul este oarecum mai simplu decât apa şi în soluţie formează ionul amoniu (NH₄⁺). Amoniacul lichid este de fapt amfiprotic şi formează ioni de amoniu şi de amide (NH₂^-); amidele şi nitrilii (N^3-) sunt cunoscuţi, dar se descompun la hidroliză.

Oxizii cei mai răspândiţi, trioxidul de azot (N₂O₃) şi pentoxidul de azot (N₂O₅) sunt oarecum instabili şi explozivi. Acizii corespunzători sunt acidul nitros (HNO₂) şi acidul nitric (HNO₃), cu sărurile corespunzătoare numite nitriţi şi nitraţi. Acidul nitric este unul dintre puţinii acizi mai tari decât ionul hidroniu (H₃O⁺).

[modifică] Rol biologic

Azotul este o parte esenţială în componenţa aminoacizilor şi a acizilor nucleici, ceea ce îl face vital.

Legumele precum planta de soia pot absorbi azotul direct din aer, deoarece au rădăcini cu noduli plini de bacterii care îl transformă în amoniac, prin procesul numit fixarea azotului. Leguma transformă ulterior amoniacul în oxizi ai azotului şi aminoacizi, pentru a forma proteine.

[modifică] Izotopi

Există doi izotopi stabili ai azotului: ¹⁴N and ¹⁵N. Cel mai cunoscut este, de departe, ¹⁴N (99,634%), care este produs în procesul de fromare al stelelor şi ceea ce rămâne este ¹⁵N. Dintre cei zece izotopi produşi sintetic, ¹³N are o viaţă de nouă minute, iar ceilalţi izotopi există doar pentru câteva secunde sau chiar mai puţin. Reacţiile legate de biologie ale azotului (de exemplu asimilaţia, nitrificarea şi denitrificarea) influenţează puternic dinamica sa în sol. Din aceste reacţii rezultă mai mereu ¹⁵N, ceea ce duce la o îmbogăţire a substratului în acest izotop rezultat şi la o însărăcire în enrichment of the substrate and depletion of the product. Deşi precipitaţiile conţin cantităţi egale de amoniu şi nitraţi, deoarece amoniul este reţinut în mod special de corola pădurilor în comparaţie cu nitraţii din atmosferă, cea mai mare parte de azot atmosferic care ajunge la suprafaţa solului este sub formă de nitraţi. Aceştia sunt asimilaţi preferenţial de rădăcinile copacilor în comparaţie cu amoniul din sol.

[modifică] Precauţii

Îngrăşămintele cu nitraţi sunt luaţi de ape şi reprezintă o sursă majoră de poluare. Compuşii care conţin grupa ciano (-CN) formează săruri extrem de otrăvitoare, care sunt letale multor animale, incluzând toate mamiferele.

[modifică] Referinţe

• Los Alamos National Laboratory – Nitrogen
• Chemistry of the Elements, N. N. Greenwood şi A. Earnshaw. ISBN 0-08-022057-6