Azoto

 Nota: Este artigo é sobre o elemento químico Nitrogênio. Para outros significados, veja Azoto (desambiguação).

Azoto
Carbono ← Azoto → Oxigénio     7 N                                                                                                                                                                                                                                           ↑ N ↓ P Tabela completa • Tabela estendida
Aparência
gás, líquido ou sólido incolor Linhas espectrais do azoto.
Informações gerais
Nome, símbolo, número	Azoto, N, 7
Série química	Não metal
Grupo, período, bloco	15 (VA), 2, p
Densidade, dureza	1,2506 kg/m3, ?
Número CAS	7727-37-9
Número EINECS	231-783-9
Propriedade atómicas
Massa atómica	14,0067(2) u
Raio atómico (calculado)	65 pm
Raio covalente	75 pm
Raio de Van der Waals	155 pm
Configuração electrónica	[He] 2s2 2p3
Elétrons (por nível de energia)	2, 5 (ver imagem)
Estado(s) de oxidação	±3, 5, 4, 2 (ácido forte)
Óxido
Estrutura cristalina	hexagonal
Propriedades físicas
Estado da matéria	gasoso
Ponto de fusão	-210.01 °C 63,15 K
Ponto de ebulição	-195.79 °C 75,36 K
Entalpia de fusão	0,3604 kJ/mol
Entalpia de vaporização	2,7928 kJ/mol
Temperatura crítica	K
Pressão crítica	Pa
Volume molar	13,54×10-6 m3/mol
Pressão de vapor
Velocidade do som	334 m/s a 20 °C
Classe magnética	diamagnético
Susceptibilidade magnética
Permeabilidade magnética
Temperatura de Curie	K
Diversos
Eletronegatividade (Pauling)	3,04
Calor específico	1040 J/(kg·K)
Condutividade elétrica	S/m
Condutividade térmica	0,02598 W/(m·K)
1.º Potencial de ionização	1402,3 kJ/mol
2.º Potencial de ionização	2856 kJ/mol
3.º Potencial de ionização	4578,1 kJ/mol
4.º Potencial de ionização	7475 kJ/mol
5.º Potencial de ionização	9444,9 kJ/mol
6.º Potencial de ionização	53266,6 kJ/mol
7.º Potencial de ionização	64360 kJ/mol
8.º Potencial de ionização	{{{potencial_ionização8}}} kJ/mol
9.º Potencial de ionização	{{{potencial_ionização9}}} kJ/mol
10.º Potencial de ionização	{{{potencial_ionização10}}} kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso AN Meia-vida MD Ed PD MeV 13N sintético 9,965 min ε 2200 13C 14N 99,634% estável com 7 neutrões 15N 0,366% estável com 8 neutrões
Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.

O azoto, nitrogénio ^{(português europeu)} ou nitrogênio ^{(português brasileiro)} é um elemento químico com símbolo N, número atómico 7 e número de massa 14 (7 protões e 7 neutrões), representado no grupo (ou família) 15 (antigo VA) da tabela periódica.

É o quinto elemento mais abundante no Universo. Nas condições ambientes (25 °C e 1 atm) é encontrado no estado gasoso, obrigatoriamente em sua forma molecular biatómica (N₂), formando cerca de 78% do volume do ar atmosférico.

As mais importantes aplicações práticas comerciais do nitrogénio são na obtenção da amônia (NH₃) liquida e do gás amoníaco pelo processo Haber.

Considera-se que foi descoberto formalmente por Daniel Rutherford em 1772 ao determinar algumas de suas propriedades. Entretanto, pela mesma época, também se dedicou ao seu estudo Scheele que o isolou.

História

O nitrogênio (do latim nitrogenium e este do grego νίτρον = nitro, e -genio, da raiz grega γεν = gerar) considera-se que foi descoberto formalmente por Daniel Rutherford em 1772 ao determinar algumas de suas propriedades. Entretanto, pela mesma época, também se dedicaram ao seu estudo Scheele que o isolou, Cavendish, e Priestley. O nitrogênio é um gás tão inerte que Lavoisier se referia a ele como azote, que é uma palavra formada pelas raizes gregas a (negativo) e zote (vivo), ou seja, sem-vida, devido ao fato de que ele não é utilizado para a vida na Terra como o oxigênio. Em francês, o termo azote é utilizado no lugar de nitrogênio. Alguns anos depois, em 1790, foi chamado de nitrogénio, por Jean Antoine Chaptal, que significa “formador de salitre”.

Foi classificado entre os gases permanentes desde que Faraday não conseguiu torná-lo líquido a 50 atm e -110 °C. Mais tarde, em 1877, Pictet e Cailletet conseguiram liquefazê-lo.

Alguns compostos de nitrogênio já eram conhecidos na Idade Média: os alquimistas chamavam de aqua fortis o ácido nítrico e aqua regia a mistura de ácido nítrico e clorídrico, conhecida pela sua capacidade de dissolver o ouro.

Características principais

Ver artigo principal: Dinitrogênio

Ocorre como um gás inerte (N₂), não-metal, incolor, inodoro e insípido, constituindo cerca de 4/5 da composição do ar atmosférico, não participando da combustão e nem da respiração. Como elemento (N) tem uma elevada eletronegatividade (3 na escala de Pauling) e 5 electrões no nível mais externo (camada de valência), comportando-se como ião trivalente na maioria dos compostos que forma. Condensa a aproximadamente 77 K (-196 °C) e solidifica a aproximadamente 63 K (-210 °C).

O nitrogénio é o principal componente da atmosfera terrestre. Este elemento chega ao solo através de compostos orgânicos (restos vegetais e animais) e/ou inorgânicos. Sua fixação pode ser biológica(simbiótica ou não) ou por descargas elétricas. No solo o N se encontra na forma orgânica ou inorgânica, podendo se mudar de forma (ou vice-versa) pelo fenômeno da mineralização ou imobilização.

Aplicações

• A mais importante aplicação comercial do nitrogênio é na obtenção do gás amoníaco pelo processo Haber. O amoníaco é usado, posteriormente, para a fabricação de fertilizantes e ácido nítrico.
• É usado, devido a sua baixa reatividade, como atmosfera inertizada em tanques de armazenamento de óleos vegetais e animais. Também é usado em tanques de líquidos explosivos, durante a fabricação de componentes eletrônicos (transistores, diodos, circuitos integrados, etc.) e na fabricação do aço inoxidável.
• O nitrogênio líquido, obtido pela destilação do ar líquido, se usa em criogenia, já que na pressão atmosférica condensa a -196 °C.
• É usado como fator refrigerante, para o congelamento e transporte de alimentos, conservação de corpos e células reprodutivas sexuais, masculinas e femininas ou quaisquer outras amostras biológicas.

Entre os sais do ácido nítrico estão incluídos importantes compostos como o nitrato de potássio (nitro ou salitre empregado na fabricação de pólvora) e o nitrato de amônio como fertilizante.

Os compostos orgânicos de nitrogênio como a nitroglicerina e o trinitrotolueno (TNT) são muito explosivos. A hidrazina e seus derivados são usados como combustível em foguetes.

Na medicina nuclear, o ¹³N (lê-se nitrogênio 13), radioactivo com emissão de positrão, é usado no exame PET.

Na indústria automobilística é utilizado para inflar pneus de alto desempenho.

O nitrogênio como adubo

Ver artigo principal: Fertilizantes nitrogenados

O nitrogênio é o elemento que as plantas necessitam em maior quantidade. É um macronutriente primário ou nobre. No entanto, devido à multiplicidade de reações químicas e biológicas, à dependência das condições ambientais e ao seu efeito no rendimento das culturas, o nitrogênio é também o elemento que apresenta maiores dificuldades de manejo na produção agrícola mesmo em propriedades tecnicamente orientadas. As formas preferenciais de absorção de Nitrogênio pelas plantas são a amônia (NH4+) e o nitrato (NO3-). Compostos nitrogenados simples, como uréia e alguns aminoácidos, também podem ser absorvidos, mas são poucos encontrados na forma livre no solo.

Mas, apesar de ser o nutriente mais abundante da atmosfera terrestre, o N não figura como constituinte de qualquer rocha terrestre. Talvez, seja por este motivo ele é o elemento mais caro dos fertilizantes, pois, para sua formação são necessárias diversas reações químicas, as quais necessitam de muita energia. Tal afirmação e justificada pelo fato da difícil síntese e alto custo energético da formação do NH3.

As formas em que o N se apresenta nos adubo nitrogenados são: Nítricas (Ex. Nitrato de Cálcio), amoniacal (Ou ambas como e o caso do Nitrato de Amônia), orgânica e amídica (Uréia). A concentração de N nos adubos podem variar desde 82% na amônia anidra até alguns décimo de 1% nos adubos orgânicos.

Abundância e obtenção

O nitrogênio é o componente principal da atmosfera terrestre (78,1% em volume). É obtido, para usos industriais, pela destilação do ar líquido ou pelo enriquecimento através de filtros moleculares. O elemento está presente na composição de substâncias excretadas pelos animais, usualmente na forma de ureia e ácido úrico.

Tem-se observado compostos que contém nitrogênio no espaço exterior. O isótopo ¹⁴N se cria nos processos de fusão nuclear das estrelas.

Compostos

Com o hidrogênio forma o amoníaco ( NH₃ ) e a hidrazina ( N₂H₄ ). O amoníaco líquido — anfótero como a água — atua como uma base em solução aquosa formando íons amônio ( NH₄⁺ ). O mesmo amoníaco comporta-se como um ácido em ausência de água, cedendo um próton a uma base, dando lugar ao ânion amida (NH₂^-). Também se conhece largas cadeias e compostos cíclicos de nitrogênio, porém, são muito instáveis.

Com o oxigênio forma vários óxidos como o óxido nitroso ( N₂O) ou gás hilariante, o óxido nítrico (NO) e o dióxido de nitrogênio ( NO₂ ), estes dois últimos são representados genericamente por NO_x e são produtos de processos de combustão, contribuindo para o aparecimento de contaminantes (smog fotoquímico). Outros óxidos são o trióxido de dinitrogênio ( N₂O₃ ) e o pentóxido de dinitrogênio (N₂O₅), ambos muito instáveis e explosivos, cujos respectivos ácidos são o ácido nitroso (HNO₂) e o ácido nítrico (HNO₃) que, por sua vez, formam os sais nitritos e nitratos.

Acções biológicas

O azoto é o componente essencial dos aminoácidos e dos ácidos nucleicos, vitais para os seres vivos. As leguminosas são capazes de desenvolver simbiose com certas bactérias do solo chamadas de rizóbios, estas bactérias absorvem o azoto directamente do ar, sendo este transformado em amoníaco que logo é absorvido pela planta. Na planta o amoníaco é reduzido a nitrito pela enzima nitrito redutase e logo em seguida é reduzido a nitrato pela enzima nitrato redutase. O nitrato é posteriormente utilizado pela planta para formar o grupo amino dos aminoácidos das proteínas que, finalmente, se incorporam à cadeia trófica. Um bom exemplo deste processo é observado na soja, sendo esta uma cultura que dispensa adubação nitrogenada. (veja: ciclo do nitrogênio). Em 2015, pesquisadores da Universidade Cornell desenvolveram um forma de vida livre de oxigênio com base em metano chamada "azotosoma" que, teoricamente, pode existir no ambiente frio e agreste da lua gigante do planeta Saturno, Titã, desafiando a idéia de que a água é necessária à vida.

Isótopos

Espectro de descarga do tubo de nitrogênio.

Há dois isótopos estáveis do azoto: ¹⁴N e ¹⁵N. O mais comum é o ¹⁴N, com uma abundância relativa de 99,634%, sendo o restante preenchido pelo ¹⁵N. No universo, o ¹⁴N é produzida pelo ciclo carbono-azoto das estrelas.

Dos dez isótopos artificiais do nitrogênio (sintetizados em laboratório), o ¹³N tem uma vida média de nove minutos enquanto que os demais isótopos, da ordem de segundos ou menos.

As reacções biológicas de nitrificação e desnitrificação contribuem, de maneira determinante, na dinâmica do azoto no solo, quase sempre produzindo um enriquecimento em ¹⁵N do substrato.

Precauções

Os fertilizantes azotados são uma poderosa fonte de contaminação do solo e das águas. Os compostos que contêm iões cianeto formam sais extremadamente tóxicos e são mortais para numerosos animais, entre os quais os mamíferos.

Ligações externas

• «Enciclopedia Libre - Nitrógeno» (em espanhol) 
• «WebElements.com - Nitrogen» (em inglês) 
• «EnvironmentalChemistry.com - Nitrogen» (em inglês) 
• «It's Elemental - Nitrogen» (em inglês) 
• «Schenectady County Community College - Nitrogen» (em inglês)