7 N Azoto 14.007
non metallo p-block Period 2 Group 15

Azoto

N · Element 7 · Pnictogens

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

STATO A 20°C Gas
MASSA ATOMICA 14.007 u
ELECTRON CONFIGURATION [He] 2s² 2p³

Struttura

L'atomo di azoto

Non è un diagramma di punti su anelli, ma un campionamento Monte Carlo della densità di probabilità effettiva |ψ|² per ogni sottolivello occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il viola indicano segni opposti della funzione d'onda, rendendo possibile il legame.

Nuvola orbitale

Valori misurati

Scheda delle proprietà

Ogni barra mostra dove si colloca azoto tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.

Fisico

Densità 0.001 g/cm³ 3%
Punto di Fusione 63.2 K 5%
Punto di Ebollizione 77.4 K 3%
Calore specifico 1.04 J/g·K
Conduttività Termica 0.03 W/m·K 6%

Atomico

Raggio Atomico 65 pm 4%
Raggio covalente 71 pm
Raggio di van der Waals 155 pm

Elettronico

Elettronegatività 3.04 97%
energia di ionizzazione 1401.9 kJ/mol 97%
Affinità Elettronica

Presenza

Abbondanza nella crosta 19 mg/kg 71%

Identità

SimboloN
Numero atomico7
Massa atomica14.007 u
Categorianon metallo
Bloccop
Struttura cristallinaesagonale
Stati di ossidazione-3, -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5
Scoperto1772
Scoperto daDaniel Rutherford

Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati da ~ sono predetti anziché misurati.

Dimensioni, in scala

How big is an azoto atom?

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

Intervallo termico

Solid, liquid, gas — and when

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

Dove si trova

Posizione nella tavola

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

OTHER NON METALLI

All non metalli

La storia

Che cos'è azoto e come lo abbiamo scoperto

L'elemento essenziale della vita

L'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, poiché costituisce la struttura portante degli amminoacidi, delle proteine e degli acidi nucleici come il DNA e l'RNA.

Nonostante la sua abbondanza, l'azoto nella sua 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 per i processi industriali, ma significa anche che la maggior parte degli organismi non può utilizzare direttamente l'azoto atmosferico per i processi biologici.

Curiosità: Il ciclo dell'azoto è uno dei cicli biogeochimici più importanti sulla Terra e comporta 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, poiché 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 a temperatura ultrabassa, utilizzato in applicazioni che vanno dalla conservazione degli alimenti alle procedure mediche. La doppia natura dell'elemento, essenziale per la vita ma potenzialmente pericolosa in determinate forme, rende l'azoto uno degli elementi più affascinanti della tavola periodica.

Applicazioni

A cosa serve azoto

Applicazioni industriali e produzione

Processo Haber-Bosch e produzione di fertilizzanti

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, prevede la reazione dell'azoto con l'idrogeno ad alta pressione (150-200 atm) e temperatura (400-500°C), utilizzando 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 utilizzato per fabbricare fertilizzanti a base di azoto, tra cui:

  • Nitrato di ammonio (NH₄NO₃) - Fertilizzante ad alto contenuto di azoto
  • Urea (CO(NH₂)₂) - Il fertilizzante azotato più utilizzato al mondo
  • Solfato di ammonio ((NH₄)₂SO₄) - Fornisce sia azoto sia zolfo
  • Fosfato di ammonio - Combina azoto e fosforo

Produzione e sintesi chimica

L'azoto è una materia prima fondamentale per la produzione di numerose sostanze chimiche industriali:

  • Acido nitrico (HNO₃) - Prodotto mediante il processo Ostwald, utilizzato per esplosivi, fertilizzanti e sintesi chimica
  • Acido cianidrico (HCN) - Essenziale per produrre adiponitrile, che diventa nylon
  • Melammina - Utilizzata per produrre resine melammina-formaldeide per laminati e adesivi
  • Acrilonitrile - Materia prima per fibre sintetiche e materie plastiche

Applicazioni criogeniche e di raffreddamento

L'azoto liquido a -196°C (-321°F) fornisce raffreddamento a temperatura ultrabassa per:

  • Lavorazione degli alimenti - Congelamento rapido degli alimenti per preservarne consistenza e nutrienti
  • Applicazioni mediche - Criochirurgia, crioterapia e conservazione di campioni biologici
  • Produzione elettronica - Raffreddamento di superconduttori e test di componenti elettronici
  • Ricerca di laboratorio - Creazione di ambienti controllati a bassa temperatura
  • Trasporti - Montaggio a caldo di parti metalliche e mantenimento della catena del freddo dei vaccini

Metallurgia e lavorazione dei materiali

L'azoto crea atmosfere inerti per prevenire l'ossidazione durante:

  • Produzione dell'acciaio - Prevenzione della perdita di carbonio e controllo delle proprietà dell'acciaio
  • Saldatura dell'alluminio - Protezione delle saldature dalla contaminazione atmosferica
  • Trattamento termico - Controllo dell'atmosfera durante ricottura e tempra
  • Metallurgia delle polveri - Prevenzione dell'ossidazione durante i processi di sinterizzazione

Industria elettronica e dei semiconduttori

L'azoto ad alta purezza è essenziale per:

  • Lavorazione dei wafer - Creazione di ambienti puliti e privi di ossigeno
  • Deposizione chimica da fase vapore - Deposizione di film sottili senza contaminazione
  • Operazioni di saldatura - Prevenzione dell'ossidazione dei componenti elettronici
  • Stoccaggio e trasporto - Mantenimento di condizioni inerti per i materiali sensibili

Applicazioni quotidiane e prodotti di consumo

Industria alimentare e conservazione

  • Confezionamento in atmosfera modificata (MAP) - Prolunga la durata di conservazione di prodotti freschi, carni e prodotti da forno sostituendo l'ossigeno con azoto
  • Produzione di vino e birra - L'azoto previene l'ossidazione durante fermentazione, stoccaggio e imbottigliamento
  • Confezionamento del caffè - I sacchetti di caffè riempiti con azoto mantengono la freschezza eliminando l'ossigeno
  • Cucina e ristorazione - L'azoto liquido crea effetti spettacolari nella gastronomia molecolare
  • Sacchetti di patatine - Le confezioni riempite di azoto prevengono l'irrancidimento e mantengono la croccantezza
  • Lavorazione di oli e grassi - La copertura con azoto previene l'ossidazione durante produzione e stoccaggio

Settore automobilistico e trasporti

  • Gonfiaggio degli pneumatici - L'azoto puro mantiene più a lungo una pressione costante rispetto all'aria
  • Corse di Formula 1 - Gli pneumatici riempiti di azoto garantiscono variazioni di pressione più prevedibili
  • Pneumatici per aeromobili - L'azoto previene gli incendi degli pneumatici e mantiene la pressione in quota
  • Inertizzazione dei serbatoi di carburante - Gli aeromobili militari e commerciali utilizzano l'azoto per prevenire le esplosioni dei serbatoi

Applicazioni mediche e sanitarie

  • Dermatologia - L'azoto liquido rimuove verruche, fibromi penduli e lesioni precancerose
  • Crioterapia - Le camere per la crioterapia di tutto il corpo utilizzano l'azoto per il recupero atletico
  • Conservazione degli organi - L'azoto liquido conserva organi, tessuti e campioni medici
  • Produzione farmaceutica - Le atmosfere di azoto prevengono il degrado durante la produzione dei farmaci
  • Confezionamento di dispositivi medici - L'azoto previene la corrosione degli strumenti chirurgici

Laboratorio e ricerca

  • Conservazione dei campioni - I contenitori Dewar con azoto liquido preservano indefinitamente i campioni biologici
  • Reazioni chimiche - Le atmosfere di azoto prevengono reazioni di ossidazione indesiderate
  • Chimica analitica - L'azoto funge da gas di trasporto nella cromatografia dei gas
  • Sistemi a vuoto - Il lavaggio con azoto rimuove i gas residui dalle camere a vuoto

Applicazioni ambientali e di sicurezza

  • Soppressione degli incendi - I sistemi antincendio a base di azoto proteggono centri dati e musei
  • Pulizia dei serbatoi - L'inertizzazione con azoto previene le esplosioni durante la manutenzione dei serbatoi di carburante
  • Spurgo delle tubazioni - L'azoto rimuove i gas infiammabili prima dei lavori di manutenzione
  • Intervento sulle fuoriuscite di petrolio - L'azoto previene l'accensione durante le operazioni di bonifica

Da dove proviene

Presenza in natura

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

Abbondanza e fonti naturali

Abbondanza atmosferica

L'azoto domina l'atmosfera terrestre e costituisce circa il 78.08% dell'aria in volume. Questo enorme serbatoio contiene una quantità stimata di 3.9 × 10¹⁵ tonnellate di gas azoto (N₂), rendendolo l'elemento non combinato più abbondante accessibile alla vita sulla Terra.

L'azoto atmosferico è presente 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.

Nucleosintesi stellare e origine cosmica

L'azoto si forma nei nuclei delle stelle massicce attraverso la nucleosintesi stellare mediante due processi principali:

  • Ciclo CNO - Ciclo di fusione carbonio-azoto-ossigeno che alimenta le stelle più massicce del nostro Sole
  • Processi del vento stellare - Processi secondari nelle stelle evolute che arricchiscono il mezzo interstellare
  • Nucleosintesi delle supernove - La morte esplosiva delle stelle crea e distribuisce azoto nelle galassie

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.

Presenza geologica e abbondanza nella crosta

Nella crosta terrestre, l'azoto è relativamente raro e costituisce solo circa lo 0.002% in massa. I minerali naturali contenenti azoto includono:

  • Salnitro (nitrato di potassio, KNO₃) - Si forma nelle regioni aride attraverso processi batterici
  • Salnitro del Cile (nitrato di sodio, NaNO₃) - Grandi depositi nel deserto di Atacama
  • Nitro (nitrato di potassio) - Presente nelle grotte e nei terreni delle regioni calcaree
  • Depositi organici - Carbone, petrolio e gas naturale contengono composti dell'azoto

Ciclo biologico dell'azoto

Il ciclo dell'azoto rappresenta uno dei processi biogeochimici più importanti della Terra:

Fissazione dell'azoto

Batteri specializzati convertono l'N₂ atmosferico in forme biologicamente disponibili:

  • Batteri Rhizobium - Relazione simbiotica con le radici delle piante leguminose
  • Azotobacter - Batteri del suolo a vita libera
  • Cianobatteri - Alghe azzurre-verdi negli ambienti acquatici
  • Fulmini - Le scariche elettriche naturali creano ossidi di azoto

Nitrificazione e denitrificazione

I batteri del suolo trasformano continuamente l'azoto tra diversi stati di ossidazione:

  • Ammonificazione - La decomposizione libera ammoniaca dalla materia organica
  • Nitrificazione - Conversione dell'ammoniaca in nitriti e poi in nitrati
  • Denitrificazione - Restituzione dei nitrati all'azoto atmosferico

Sistemi marini e acquatici

Gli oceani e le acque dolci contengono quantità significative di azoto disciolto:

  • N₂ disciolto - Circa 15 mg/L nell'acqua marina in condizioni standard
  • Nitrati e nitriti - Nutrienti essenziali per il fitoplancton marino
  • Azoto organico - Proteine e acidi nucleici negli organismi marini
  • Sorgenti idrotermali - Batteri specializzati fissano l'azoto negli ambienti oceanici profondi

Impatto umano sul ciclo dell'azoto

Le attività umane hanno modificato profondamente il ciclo globale dell'azoto:

  • Fissazione industriale dell'azoto - Il processo Haber-Bosch raddoppia la fissazione naturale dell'azoto
  • Deflusso agricolo - I fertilizzanti in eccesso causano eutrofizzazione nei corpi idrici
  • Combustione dei combustibili fossili - Rilascia ossidi di azoto che contribuiscono all'inquinamento atmosferico
  • Deforestazione - Interrompe il naturale ciclo dell'azoto negli ecosistemi forestali

Manipolazione

Sicurezza

Informazioni sulla sicurezza e precauzioni per la manipolazione

PERICOLO: Il gas azoto può causare una rapida asfissia senza preavviso. In spazi confinati, l'azoto sostituisce l'ossigeno e può causare perdita di coscienza e morte in pochi secondi.

Pericoli di asfissia

Tossicità del gas azoto: Sebbene l'azoto non sia tossico, comporta gravi rischi di asfissia:

  • Spostamento dell'ossigeno - L'azoto riduce la concentrazione di ossigeno al di sotto dei livelli di sicurezza (16% minimo)
  • Assenza di segnali di pericolo - Le vittime possono perdere conoscenza senza avere difficoltà respiratorie
  • Insorgenza rapida - La perdita di coscienza può verificarsi entro 1-2 respiri in ambienti ad alta concentrazione
  • Uccisore silenzioso - Il gas incolore e inodore non fornisce alcun avvertimento sensoriale

Pericoli criogenici (azoto liquido)

FREDDO ESTREMO: L'azoto liquido a -196°C può causare gravi congelamenti e danni ai tessuti entro pochi secondi dal contatto.

Misure di sicurezza criogenica:

  • Dispositivi di protezione individuale - Sono obbligatori guanti isolanti, occhiali di sicurezza e pantaloni lunghi
  • Contatto con la pelle - Può causare congelamento istantaneo e danni permanenti ai tessuti
  • Protezione degli occhi - La protezione dagli schizzi è essenziale per prevenire il congelamento della cornea
  • Espansione del vapore - Un litro di azoto liquido si espande fino a 694 litri di gas
  • Aumento della pressione - I contenitori chiusi possono esplodere a causa della rapida espansione

Norme di sicurezza industriale

Normative OSHA e limiti sul luogo di lavoro:

  • Monitoraggio dell'ossigeno - Richiesto nelle aree in cui l'azoto viene utilizzato o stoccato
  • Sistemi di ventilazione - Un'adeguata circolazione dell'aria previene l'esaurimento dell'ossigeno
  • Procedure di emergenza - Protocolli di soccorso per incidenti legati all'azoto
  • Requisiti di formazione - I lavoratori devono comprendere i rischi di asfissia
  • Analisi dell'atmosfera - Monitoraggio continuo negli spazi confinati

Stoccaggio e trasporto

Procedure per una manipolazione sicura:

  • Stoccaggio delle bombole - Conservazione verticale e sicura lontano da fonti di calore
  • Scarico della pressione - I contenitori devono essere dotati di sistemi adeguati di rilascio della pressione
  • Norme sul trasporto - Normative DOT per la spedizione di azoto compresso e criogenico
  • Rilevamento delle perdite - Ispezione regolare delle apparecchiature di stoccaggio e trasferimento
  • Risposta alle emergenze - Procedure appropriate per perdite o esposizioni all'azoto

Primo soccorso e risposta alle emergenze

Procedure di intervento immediato:

  • Asfissia - Portare immediatamente la vittima all'aria aperta e praticare la respirazione artificiale se necessario
  • Ustioni criogeniche - Allontanare dalla fonte fredda e riscaldare gradualmente l'area interessata con acqua tiepida
  • Contatto con gli occhi - Sciacquare con acqua tiepida per 15 minuti e richiedere immediatamente assistenza medica
  • Contatti di emergenza - Centro antiveleni: 1-800-222-1222, servizi di emergenza: 911

Considerazioni ambientali

Impatto ambientale e normative:

  • Ossidi di azoto - Contribuiscono alle piogge acide e alla formazione dell'ozono
  • Eutrofizzazione - L'eccesso di azoto causa proliferazioni algali e altera gli ecosistemi acquatici
  • Effetto serra - Il protossido di azoto (N₂O) è un potente gas serra
  • Deflusso agricolo - I fertilizzanti azotati contribuiscono all'inquinamento delle acque
  • Smaltimento dei rifiuti - Metodi adeguati di smaltimento per i composti contenenti azoto

Risposte rapide

Azoto: domande frequenti

What is Azoto?

Azoto (symbol N) is element 7 on the periodic table, a non metallo 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 Azoto?

Azoto'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 Azoto?

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

What is the atomic mass of Azoto?

The standard atomic weight of Azoto 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 Azoto?

Azoto 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 Azoto?

Azoto 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 Azoto, and when?

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

How common is Azoto on Earth?

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