Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos — es una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² de cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que permite la formación de enlaces.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa nitrógeno entre los 118 elementos según esa propiedad.
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
Radio de 65 pm: es decir, 0,065 nm, por lo que aproximadamente 7,69 millones de ellos, uno al lado del otro, abarcarían un milímetro.
Intervalo térmico
Nitrógeno es líquido en un intervalo de 14 K, desde 63 K hasta 77 K.
La historia
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 base 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 notablemente poco reactivo debido al enlace triple extremadamente fuerte entre sus dos átomos. Esta inercia química hace que el nitrógeno sea útil como atmósfera inerte para procesos industriales, pero también significa que la mayoría de los organismos no pueden utilizar directamente el nitrógeno atmosférico en 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 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 doble naturaleza del elemento —esencial para la vida, pero potencialmente peligroso en ciertas formas— hace del nitrógeno uno de los elementos más fascinantes de la tabla periódica.
Aplicaciones
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 utiliza para fabricar fertilizantes nitrogenados, entre ellos:
El nitrógeno sirve como materia prima esencial para producir numerosos productos químicos industriales:
El nitrógeno líquido a -196°C (-321°F) proporciona refrigeración a temperaturas ultrabajas para:
El nitrógeno crea atmósferas inertes para evitar la oxidación durante:
El nitrógeno de alta pureza es esencial para:
De dónde procede
19 mg/kg de la corteza terrestre · más abundante que el 71 % de los elementos
El nitrógeno domina la atmósfera terrestre y constituye aproximadamente el 78.08 % del aire en volumen. Este enorme reservorio contiene unos 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 enlace triple 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.
El nitrógeno se forma en los núcleos de estrellas masivas mediante la nucleosíntesis estelar a través de dos procesos principales:
En el universo, el nitrógeno ocupa el puesto de séptimo elemento más abundante, con una abundancia cósmica estimada de aproximadamente 1 átomo por cada 1.000 átomos de hidrógeno.
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 encuentran:
El ciclo del nitrógeno representa uno de los procesos biogeoquímicos más importantes de la Tierra:
Algunas bacterias convierten el N₂ atmosférico en formas biológicamente disponibles:
Las bacterias del suelo transforman continuamente el nitrógeno entre diversos estados de oxidación:
Los sistemas oceánicos y de agua dulce contienen cantidades importantes de nitrógeno disuelto:
Las actividades humanas han alterado drásticamente el ciclo global del nitrógeno:
Manejo
Toxicidad del gas nitrógeno: Aunque el nitrógeno no es tóxico, presenta graves riesgos de asfixia:
Medidas de seguridad criogénica:
Regulaciones de OSHA y límites en el lugar de trabajo:
Procedimientos de manipulación segura:
Procedimientos de respuesta inmediata:
Impacto ambiental y regulaciones:
Respuestas rápidas
Nitrógeno (símbolo N) es el elemento 7 de la tabla periódica, un No metal del periodo 2, grupo 15. El 78 % del aire que respiras ahora mismo, unido mediante uno de los enlaces más fuertes de la química. A temperatura ambiente es un gas.
[He] 2s² 2p³, con 2 capas ocupadas y la distribución 2, 5. Su capa externa contiene 5 electrones, lo que determina su comportamiento en los enlaces.Nitrógeno se funde a 63.2 K (-210 °C) y hierve a 77.4 K (-195.8 °C).
La masa atómica estándar de Nitrógeno es 14.007 u. Es un promedio ponderado de sus isótopos naturales, por lo que rara vez es un número entero.
Nitrógeno es un gas a temperatura ambiente; su densidad es de aproximadamente 1.25 g/L a 0 °C y 1 atm: es aproximadamente más ligero que el aire.
Nitrógeno tiene una electronegatividad de Pauling de 3.04. La escala va de 0.70 (francio, el que menos atrae a los electrones) a 3.98 (flúor, el que más). Un valor tan alto significa que tiende a atraer electrones de casi cualquier elemento con el que se enlace.
Nitrógeno fue descubierto en 1772 por Daniel Rutherford. Recibe su nombre de griego nitron + genes, «formador de salitre».
Nitrógeno constituye aproximadamente 19 mg/kg de la corteza terrestre; no es común, pero tampoco es raro.