7 N Nitrógeno 14.007
No metal p-block Period 2 Group 15

Nitrógeno

N · Element 7 · Pnictogens

78% of the air you are breathing right now, held together by one of the strongest bonds in chemistry.

ESTADO A 20°C Gas
MASA ATÓMICA 14.007 u
ELECTRON CONFIGURATION [He] 2s² 2p³

Estructura

El átomo de nitrógeno

No es un diagrama de puntos sobre anillos, sino una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² para cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que hace posible el enlace químico.

Nube orbital

Valores medidos

Ficha de propiedades

Cada barra muestra dónde se sitúa nitrógeno entre los 118 elementos para esa propiedad.

Físico

Densidad 0.001 g/cm³ 3%
Punto de Fusión 63.2 K 5%
Punto de Ebullición 77.4 K 3%
calor específico 1.04 J/g·K
Conductividad Térmica 0.03 W/m·K 6%

Atómico

Radio Atómico 65 pm 4%
radio covalente 71 pm
radio de Van der Waals 155 pm

Electrónico

Electronegatividad 3.04 97%
energía de ionización 1401.9 kJ/mol 97%
Afinidad Electrónica

Presencia

Abundancia en la corteza 19 mg/kg 71%

Identidad

SímboloN
Número atómico7
Masa atómica14.007 u
CategoríaNo metal
Bloquep
Estructura cristalinahexagonal
Estados de oxidación-3, -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5
Descubrimiento1772
Descubierto porDaniel Rutherford

Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.

Tamaño, a escala

How big is a nitrógeno atom?

Radius 65 pm — that is 0.065 nm, so about 7692 million of them side by side would span a millimetre.

Intervalo térmico

Solid, liquid, gas — and when

Nitrógeno is liquid over a 14 K window, from 63 K to 77 K.

Dónde se encuentra

Posición en la tabla

Nitrógeno sits in period 2, group 15. Everything in group 15 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER NO METALES

All no metales

La historia

Qué es nitrógeno y cómo lo descubrimos

El elemento esencial de la vida

El nitrógeno es el elemento más abundante de la atmósfera terrestre y constituye aproximadamente el 78 % del aire que respiramos. Este gas incoloro, inodoro y generalmente inerte es fundamental para todos los organismos vivos, ya que forma la estructura básica de los aminoácidos, las proteínas y los ácidos nucleicos como el ADN y el ARN.

A pesar de su abundancia, el nitrógeno en su forma molecular (N₂) es extraordinariamente poco reactivo debido al triple enlace extremadamente fuerte entre los dos átomos de nitrógeno. Esta inercia química hace que el nitrógeno sea útil como atmósfera inerte para los procesos industriales, pero también significa que la mayoría de los organismos no pueden utilizar directamente el nitrógeno atmosférico en los procesos biológicos.

Dato curioso: El ciclo del nitrógeno es uno de los ciclos biogeoquímicos más importantes de la Tierra e implica la conversión del nitrógeno entre sus diversas formas químicas mediante procesos biológicos, químicos y físicos.

Los compuestos de nitrógeno son esenciales para la agricultura, ya que los fertilizantes nitrogenados son fundamentales para la producción moderna de alimentos. Sin embargo, el nitrógeno también puede formar compuestos peligrosos: los óxidos de nitrógeno contribuyen a la contaminación atmosférica y a la lluvia ácida, mientras que los explosivos que contienen nitrógeno han marcado la historia militar.

En la industria, el nitrógeno líquido (a -196 °C) sirve como refrigerante ultrafrío y se utiliza en todo tipo de aplicaciones, desde la conservación de alimentos hasta procedimientos médicos. La naturaleza dual del elemento —esencial para la vida, pero potencialmente peligroso en ciertas formas— convierte al nitrógeno en uno de los elementos más fascinantes de la tabla periódica.

Aplicaciones

Para qué se utiliza nitrógeno

Aplicaciones industriales y fabricación

Proceso Haber-Bosch y producción de fertilizantes

El mayor uso industrial del nitrógeno se encuentra en el proceso Haber-Bosch, que convierte el nitrógeno atmosférico en amoníaco (NH₃). Este proceso revolucionario, desarrollado a principios del siglo XX, consiste en hacer reaccionar nitrógeno con hidrógeno a alta presión (150-200 atm) y temperatura (400-500 °C), utilizando un catalizador de hierro:

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

Este proceso produce más de 150 millones de toneladas de amoníaco al año, aproximadamente el 80 % de las cuales se utilizan para fabricar fertilizantes nitrogenados, entre ellos:

  • Nitrato de amonio (NH₄NO₃) - Fertilizante con alto contenido de nitrógeno
  • Urea (CO(NH₂)₂) - Fertilizante nitrogenado más utilizado del mundo
  • Sulfato de amonio ((NH₄)₂SO₄) - Aporta nitrógeno y azufre
  • Fosfato de amonio - Combina nitrógeno con fósforo

Fabricación y síntesis químicas

El nitrógeno es una materia prima fundamental para producir numerosos productos químicos industriales:

  • Ácido nítrico (HNO₃) - Se produce mediante el proceso Ostwald y se utiliza en explosivos, fertilizantes y síntesis química
  • Cianuro de hidrógeno (HCN) - Esencial para producir adiponitrilo, que se transforma en nailon
  • Melamina - Se utiliza para producir resinas de melamina-formaldehído destinadas a laminados y adhesivos
  • Acrilonitrilo - Componente básico de fibras sintéticas y plásticos

Aplicaciones criogénicas y de refrigeración

El nitrógeno líquido a -196 °C (-321 °F) proporciona refrigeración a temperaturas ultrabajas para:

  • Procesamiento de alimentos - Congelación rápida de alimentos para conservar su textura y nutrientes
  • Aplicaciones médicas - Criocirugía, crioterapia y conservación de muestras biológicas
  • Fabricación de productos electrónicos - Refrigeración de superconductores y pruebas de componentes electrónicos
  • Investigación de laboratorio - Creación de entornos controlados a baja temperatura
  • Transporte - Montaje por contracción de piezas metálicas y mantenimiento de cadenas de frío de vacunas

Metalurgia y procesamiento de materiales

El nitrógeno crea atmósferas inertes para evitar la oxidación durante:

  • Producción de acero - Prevención de la pérdida de carbono y control de las propiedades del acero
  • Soldadura de aluminio - Protección de las soldaduras frente a la contaminación atmosférica
  • Tratamiento térmico - Control de la atmósfera durante el recocido y el endurecimiento
  • Metalurgia de polvos - Prevención de la oxidación durante los procesos de sinterización

Industria electrónica y de semiconductores

El nitrógeno de alta pureza es esencial para:

  • Procesamiento de obleas - Creación de entornos limpios y sin oxígeno
  • Deposición química de vapor - Deposición de películas delgadas sin contaminación
  • Operaciones de soldadura - Prevención de la oxidación de componentes electrónicos
  • Almacenamiento y transporte - Mantenimiento de condiciones inertes para materiales sensibles

Aplicaciones cotidianas y productos de consumo

Industria alimentaria y conservación

  • Envasado en atmósfera modificada (MAP) - Prolonga la vida útil de frutas y verduras frescas, carnes y productos horneados al sustituir el oxígeno por nitrógeno
  • Producción de vino y cerveza - El nitrógeno evita la oxidación durante la fermentación, el almacenamiento y el embotellado
  • Envasado de café - Las bolsas de café enjuagadas con nitrógeno conservan la frescura al eliminar el oxígeno
  • Cocina y servicios de alimentación - El nitrógeno líquido crea efectos sorprendentes en la gastronomía molecular
  • Bolsas de papas fritas - Los envases llenos de nitrógeno evitan el enranciamiento y mantienen la textura crujiente
  • Procesamiento de aceites y grasas - La inertización con nitrógeno evita la oxidación durante la producción y el almacenamiento

Automoción y transporte

  • Inflado de neumáticos - El nitrógeno puro mantiene una presión constante durante más tiempo que el aire
  • Competiciones de Fórmula 1 - Los neumáticos llenos de nitrógeno ofrecen cambios de presión más predecibles
  • Neumáticos de aeronaves - El nitrógeno evita incendios en los neumáticos y mantiene la presión a gran altura
  • Inertización de depósitos de combustible - Las aeronaves militares y comerciales utilizan nitrógeno para evitar explosiones en los depósitos de combustible

Aplicaciones médicas y sanitarias

  • Dermatología - El nitrógeno líquido elimina verrugas, acrocordones y lesiones precancerosas
  • Crioterapia - Las cámaras de crioterapia de cuerpo entero utilizan nitrógeno para la recuperación deportiva
  • Conservación de órganos - El nitrógeno líquido almacena órganos, tejidos y muestras médicas
  • Fabricación farmacéutica - Las atmósferas de nitrógeno evitan la degradación durante la producción de medicamentos
  • Envasado de dispositivos médicos - El nitrógeno evita la corrosión de los instrumentos quirúrgicos

Laboratorio e investigación

  • Almacenamiento de muestras - Los recipientes Dewar de nitrógeno líquido conservan muestras biológicas indefinidamente
  • Reacciones químicas - Las atmósferas de nitrógeno evitan reacciones de oxidación no deseadas
  • Química analítica - El nitrógeno sirve como gas portador en la cromatografía de gases
  • Sistemas de vacío - La purga con nitrógeno elimina los gases residuales de las cámaras de vacío

Aplicaciones ambientales y de seguridad

  • Extinción de incendios - Los sistemas de extinción basados en nitrógeno protegen centros de datos y museos
  • Limpieza de depósitos - La inertización con nitrógeno evita explosiones durante el mantenimiento de depósitos de combustible
  • Purga de tuberías - El nitrógeno elimina gases inflamables antes de los trabajos de mantenimiento
  • Respuesta a derrames de petróleo - El nitrógeno evita la ignición durante las operaciones de limpieza

De dónde procede

Presencia natural

19 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 71% of elements

Abundancia y fuentes naturales

Abundancia atmosférica

El nitrógeno domina la atmósfera terrestre y constituye aproximadamente el 78,08 % del aire en volumen. Este enorme depósito contiene una cantidad estimada de 3,9 × 10¹⁵ toneladas de gas nitrógeno (N₂), lo que lo convierte en el elemento no combinado más abundante accesible para la vida en la Tierra.

El nitrógeno atmosférico existe principalmente como moléculas diatómicas (N₂) unidas por un triple enlace extremadamente fuerte (941 kJ/mol), lo que lo convierte en una de las sustancias químicamente más inertes en condiciones normales. Esta estabilidad explica por qué el nitrógeno atmosférico se ha acumulado durante miles de millones de años.

Nucleosíntesis estelar y origen cósmico

El nitrógeno se forma en los núcleos de las estrellas masivas mediante la nucleosíntesis estelar a través de dos procesos principales:

  • Ciclo CNO - Ciclo de fusión carbono-nitrógeno-oxígeno que impulsa las estrellas más masivas que nuestro Sol
  • Procesamiento mediante vientos estelares - Procesos secundarios en estrellas evolucionadas que enriquecen el medio interestelar
  • Nucleosíntesis de supernovas - La muerte explosiva de las estrellas crea y distribuye nitrógeno por las galaxias

En el universo, el nitrógeno ocupa el puesto del 7.º elemento más abundante, con una abundancia cósmica estimada de aproximadamente 1 parte por cada 1.000 átomos de hidrógeno.

Presencia geológica y abundancia en la corteza

En la corteza terrestre, el nitrógeno es relativamente escaso y constituye solo aproximadamente el 0,002 % en masa. Entre los minerales naturales que contienen nitrógeno se incluyen:

  • Salitre (nitrato de potasio, KNO₃) - Se forma en regiones áridas mediante procesos bacterianos
  • Salitre de Chile (nitrato de sodio, NaNO₃) - Grandes depósitos en el desierto de Atacama
  • Nitro (nitrato de potasio) - Se encuentra en cuevas y suelos de regiones calizas
  • Depósitos orgánicos - El carbón, el petróleo y el gas natural contienen compuestos de nitrógeno

Ciclo biológico del nitrógeno

El ciclo del nitrógeno representa uno de los procesos biogeoquímicos más importantes de la Tierra:

Fijación del nitrógeno

Bacterias especializadas convierten el N₂ atmosférico en formas disponibles biológicamente:

  • Bacterias Rhizobium - Relación simbiótica con las raíces de plantas leguminosas
  • Azotobacter - Bacterias del suelo de vida libre
  • Cianobacterias - Algas verdeazuladas en ambientes acuáticos
  • Rayos - La descarga eléctrica natural crea óxidos de nitrógeno

Nitrificación y desnitrificación

Las bacterias del suelo transforman continuamente el nitrógeno entre diversos estados de oxidación:

  • Amonificación - La descomposición libera amoníaco de la materia orgánica
  • Nitrificación - Conversión del amoníaco en nitritos y luego en nitratos
  • Desnitrificación - Retorno de los nitratos al nitrógeno atmosférico

Sistemas marinos y acuáticos

Los sistemas oceánicos y de agua dulce contienen cantidades importantes de nitrógeno disuelto:

  • N₂ disuelto - Aproximadamente 15 mg/L en el agua de mar en condiciones estándar
  • Nitratos y nitritos - Nutrientes esenciales para el fitoplancton marino
  • Nitrógeno orgánico - Proteínas y ácidos nucleicos en organismos marinos
  • Fuentes hidrotermales - Bacterias especializadas fijan nitrógeno en ambientes oceánicos profundos

Impacto humano en el ciclo del nitrógeno

Las actividades humanas han alterado drásticamente el ciclo global del nitrógeno:

  • Fijación industrial del nitrógeno - El proceso Haber-Bosch duplica la fijación natural del nitrógeno
  • Escorrentía agrícola - El exceso de fertilizantes provoca eutrofización en masas de agua
  • Combustión de combustibles fósiles - Libera óxidos de nitrógeno que contribuyen a la contaminación atmosférica
  • Deforestación - Interrumpe el ciclo natural del nitrógeno en los ecosistemas forestales

Manejo

Seguridad

Información de seguridad y precauciones de manipulación

PELIGRO: El gas nitrógeno puede causar asfixia rápida sin advertencia. En espacios confinados, el nitrógeno desplaza el oxígeno y puede provocar pérdida del conocimiento y muerte en cuestión de segundos.

Peligros de asfixia

Toxicidad del gas nitrógeno: Aunque el nitrógeno no es tóxico, presenta graves riesgos de asfixia:

  • Desplazamiento del oxígeno - El nitrógeno reduce la concentración de oxígeno por debajo de los niveles seguros (16 % mínimo)
  • Ausencia de señales de advertencia - Las víctimas pueden perder el conocimiento sin experimentar dificultad para respirar
  • Inicio rápido - La pérdida del conocimiento puede producirse en 1-2 respiraciones en ambientes con alta concentración
  • Asesino silencioso - El gas incoloro e inodoro no proporciona ninguna advertencia sensorial

Peligros criogénicos (nitrógeno líquido)

FRÍO EXTREMO: El nitrógeno líquido a -196 °C puede causar congelación grave y daños en los tejidos en cuestión de segundos tras el contacto.

Medidas de seguridad criogénica:

  • Equipo de protección personal - Se requieren guantes aislantes, gafas de seguridad y pantalones largos
  • Contacto con la piel - Puede causar congelación instantánea y daños permanentes en los tejidos
  • Protección ocular - La protección contra salpicaduras es esencial para evitar la congelación de la córnea
  • Expansión del vapor - Un litro de nitrógeno líquido se expande hasta 694 litros de gas
  • Acumulación de presión - Los recipientes cerrados pueden explotar debido a la expansión rápida

Normas de seguridad industrial

Regulaciones de OSHA y límites laborales:

  • Monitoreo del oxígeno - Es obligatorio en las zonas donde se utiliza o almacena nitrógeno
  • Sistemas de ventilación - Una circulación de aire adecuada evita el agotamiento del oxígeno
  • Procedimientos de emergencia - Protocolos de rescate para incidentes relacionados con el nitrógeno
  • Requisitos de capacitación - Los trabajadores deben comprender los riesgos de asfixia
  • Análisis atmosférico - Monitoreo continuo en espacios confinados

Almacenamiento y transporte

Procedimientos de manipulación segura:

  • Almacenamiento de cilindros - Almacenamiento vertical y asegurado, alejado de fuentes de calor
  • Alivio de presión - Los recipientes deben contar con sistemas adecuados de liberación de presión
  • Regulaciones de transporte - Regulaciones del DOT para el envío de nitrógeno comprimido y criogénico
  • Detección de fugas - Inspección periódica de los equipos de almacenamiento y transferencia
  • Respuesta ante emergencias - Procedimientos adecuados para fugas o exposiciones al nitrógeno

Primeros auxilios y respuesta ante emergencias

Procedimientos de respuesta inmediata:

  • Asfixia - Trasladar inmediatamente a la víctima al aire fresco y proporcionar respiración artificial si es necesario
  • Quemaduras criogénicas - Alejar a la persona de la fuente de frío y calentar gradualmente la zona afectada con agua tibia
  • Contacto con los ojos - Lavar con agua tibia durante 15 minutos y buscar atención médica inmediata
  • Contactos de emergencia - Centro de toxicología: 1-800-222-1222; servicios de emergencia: 911

Consideraciones ambientales

Impacto ambiental y regulaciones:

  • Óxidos de nitrógeno - Contribuyen a la lluvia ácida y a la formación de ozono
  • Eutrofización - El exceso de nitrógeno provoca proliferaciones de algas y alteraciones de los ecosistemas acuáticos
  • Efectos de gases de efecto invernadero - El óxido nitroso (N₂O) es un potente gas de efecto invernadero
  • Escorrentía agrícola - Los fertilizantes nitrogenados contribuyen a la contaminación del agua
  • Eliminación de residuos - Métodos adecuados para eliminar compuestos que contienen nitrógeno

Respuestas rápidas

Preguntas frecuentes sobre Nitrógeno

What is Nitrógeno?

Nitrógeno (symbol N) is element 7 on the periodic table, a no metal in period 2, group 15. 78% of the air you are breathing right now, held together by one of the strongest bonds in chemistry. At room temperature it is a gas.

What is the electron configuration of Nitrógeno?

Nitrógeno's ground-state electron configuration is [He] 2s² 2p³, giving 2 occupied shells holding 2, 5 electrons respectively. Its outer shell holds 5 electrons, which is what sets its bonding behaviour.

What are the melting and boiling points of Nitrógeno?

Nitrógeno melts at 63.2 K (-210 °C) and boils at 77.4 K (-195.8 °C).

What is the atomic mass of Nitrógeno?

The standard atomic weight of Nitrógeno is 14.007 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is Nitrógeno?

Nitrógeno is a gas at room temperature; its density is about 1.25 g/L at 0 °C and 1 atm — roughly lighter than air.

What is the electronegativity of Nitrógeno?

Nitrógeno has a Pauling electronegativity of 3.04. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this high means it tends to pull electrons away from almost anything it bonds with.

Who discovered Nitrógeno, and when?

Nitrógeno was discovered in 1772 by Daniel Rutherford. It is named after greek nitron + genes, "niter-forming".

How common is Nitrógeno on Earth?

Nitrógeno makes up about 19 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.