N · Elemento 7 · Non metallo
Il 78% dell'aria che state respirando in questo momento, tenuto insieme da uno dei legami più forti della chimica.
Struttura
Non è un diagramma di punti su gusci — è un campione Monte Carlo dell'effettiva densità di probabilità |ψ|² per ogni sottoguscio occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il violetto indicano i segni opposti della funzione d'onda, che rendono possibile la formazione dei legami.
Valori misurati
Ogni barra mostra dove si colloca azoto tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.
Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati con ~ sono previsti anziché misurati.
Dimensioni, in scala
Raggio 65 pm — cioè 0,065 nm, quindi ne servirebbero circa 7,69 milioni affiancati per coprire un millimetro.
Intervallo termico
Azoto è liquido in un intervallo di 14 K, da 63 K a 77 K.
La storia
Azoto è l'elemento più abbondante nell'atmosfera terrestre e costituisce circa il 78% dell'aria che respiriamo. Questo gas incolore, inodore e generalmente inerte è fondamentale per tutti gli organismi viventi: costituisce la struttura portante degli amminoacidi, delle proteine e degli acidi nucleici come DNA e RNA.
Nonostante la sua abbondanza, l'azoto nella forma molecolare (N₂) è straordinariamente poco reattivo a causa del legame triplo estremamente forte tra i due atomi di azoto. Questa inerzia chimica rende l'azoto utile come atmosfera inerte nei processi industriali, ma significa anche che la maggior parte degli organismi non può utilizzare direttamente l'azoto atmosferico nei processi biologici.
Curiosità: il ciclo dell'azoto è uno dei più importanti cicli biogeochimici sulla Terra e comprende la conversione dell'azoto tra le sue diverse forme chimiche attraverso processi biologici, chimici e fisici.I composti dell'azoto sono essenziali per l'agricoltura e i fertilizzanti a base di azoto sono fondamentali per la produzione alimentare moderna. Tuttavia, l'azoto può anche formare composti pericolosi: gli ossidi di azoto contribuiscono all'inquinamento atmosferico e alle piogge acide, mentre gli esplosivi contenenti azoto hanno influenzato la storia militare.
Nell'industria, l'azoto liquido (a -196°C) funge da refrigerante ultrafreddo ed è usato in applicazioni che vanno dalla conservazione degli alimenti alle procedure mediche. La duplice natura dell'elemento, essenziale per la vita ma potenzialmente pericolosa in alcune forme, rende l'azoto uno degli elementi più affascinanti della tavola periodica.
Applicazioni
Il principale uso industriale dell'azoto è nel processo Haber-Bosch, che converte l'azoto atmosferico in ammoniaca (NH₃). Questo processo rivoluzionario, sviluppato all'inizio del XX secolo, consiste nel far reagire l'azoto con l'idrogeno ad alta pressione (150-200 atm) e temperatura (400-500°C), usando un catalizzatore di ferro:
N₂ + 3H₂ → 2NH₃
Questo processo produce ogni anno oltre 150 milioni di tonnellate di ammoniaca, di cui circa l'80% viene usato per fabbricare fertilizzanti a base di azoto, tra cui:
L'azoto è una materia prima fondamentale per produrre numerose sostanze chimiche industriali:
L'azoto liquido a -196°C (-321°F) fornisce un raffreddamento a temperature ultrabasse per:
L'azoto crea atmosfere inerti per prevenire l'ossidazione durante:
L'azoto ad alta purezza è essenziale per:
Da dove proviene
19 mg/kg della crosta terrestre · più abbondante del 71% degli elementi
L'azoto domina l'atmosfera terrestre e costituisce circa il 78.08% dell'aria in volume. Questo enorme serbatoio contiene circa 3.9 × 10¹⁵ tonnellate di azoto gassoso (N₂), rendendolo l'elemento non combinato più abbondante accessibile alla vita sulla Terra.
L'azoto atmosferico esiste principalmente sotto forma di molecole biatomiche (N₂) tenute insieme da un legame triplo estremamente forte (941 kJ/mol), che lo rende una delle sostanze chimicamente più inerti in condizioni normali. Questa stabilità spiega perché l'azoto atmosferico si sia accumulato nel corso di miliardi di anni.
L'azoto si forma nei nuclei delle stelle massicce attraverso la nucleosintesi stellare, mediante due processi principali:
Nell'universo, l'azoto è il 7º elemento più abbondante, con un'abbondanza cosmica stimata di circa 1 atomo ogni 1.000 atomi di idrogeno.
Nella crosta terrestre, l'azoto è relativamente raro e costituisce solo circa lo 0.002% in massa. Tra i minerali naturali contenenti azoto figurano:
Il ciclo dell'azoto rappresenta uno dei processi biogeochimici più importanti della Terra:
Batteri speciali convertono l'N₂ atmosferico in forme biologicamente disponibili:
I batteri del suolo trasformano continuamente l'azoto tra diversi stati di ossidazione:
Gli oceani e le acque dolci contengono quantità significative di azoto disciolto:
Le attività umane hanno alterato profondamente il ciclo globale dell'azoto:
Manipolazione
Tossicità del gas azoto: sebbene l'azoto non sia tossico, comporta gravi rischi di asfissia:
Misure di sicurezza criogenica:
Normative OSHA e limiti sul luogo di lavoro:
Procedure per una manipolazione sicura:
Procedure di intervento immediato:
Impatto ambientale e normative:
Risposte rapide
Azoto (simbolo N) è l'elemento 7 nella tavola periodica, appartenente a non metallo nel periodo 2, gruppo 15. Il 78% dell'aria che state respirando in questo momento, tenuto insieme da uno dei legami più forti della chimica. A temperatura ambiente è un gas.
[He] 2s² 2p³, con 2 gusci occupati e la distribuzione 2, 5. Il suo guscio esterno contiene 5 elettroni, e questo determina il suo comportamento nei legami.Azoto fonde a 63.2 K (-210 °C) ed entra in ebollizione a 77.4 K (-195.8 °C).
La massa atomica standard di Azoto è 14.007 u. Si tratta di una media ponderata dei suoi isotopi presenti in natura, per questo raramente è un numero intero.
Azoto è un gas a temperatura ambiente; la sua densità è di circa 1.25 g/L a 0 °C e 1 atm — approssimativamente minore di quella dell'aria.
Azoto ha un'elettronegatività di Pauling pari a 3.04. La scala va da 0.70 (francio, il meno incline ad attirare elettroni) a 3.98 (fluoro, il più incline). Un valore così elevato significa che tende ad attirare gli elettroni da quasi tutto ciò con cui forma legami.
Azoto è stato scoperto nel 1772 da Daniel Rutherford. Prende il nome da dal greco nitron + genes, "che forma il salnitro".
Azoto costituisce informazioni 19 mg/kg della crosta terrestre: è poco comune, ma non raro.