Azòt

L'azòt (o rarament nitrogèn) es un element quimic de simbòl N e de numèro atomic 7. Fòrça electronegatiu, a un pes atomic de 14,007J. Meija et al., "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)", 2016, Pure and Applied Chemistry, 88 (3): 265–91. e ocupa la tèsta de la colona 15 de la taula periodica deis elements. Dins lo lengatge corrent, lo tèrme azòt designa lo diazòt N2 qu'es, dins lei condicions normalas de temperatura e de pressionEs a dire 273 K e 1 atm., un gas incolòr e inodòr que fòrma aperaquí 78% de l'atmosfèra terrèstra. Descubèrt en 1772 per l'Escocés Daniel Rutherford (1749-1819), aqueu gas menèt a l'identificacion de l'azòt coma element quimic novèu per lo quimista francés Antoine Lavoisier (1743-1794).

Element frequent dins l'Univèrs, l'azòt pòu formar de compausats fòrça variats coma de nitrurs, d'idrurs, d'alogenuras, d'oxids e d'oxoacids. Tèn un ròtle major dins lei procès biologics deis organismes vivents coma constituent indispensable deis acids aminats. De mai, plusors compausats azotats, especialament l'acid nitric HNO3, l'amoniac NH3, l'idrazina N2H4 e lei nitrats, son de substàncias fòrça importantas per l'industria modèrna. D'efèct, permèton de produrre d'engrais, d'explosius, de polimèrs ò de moleculas organicas (medicaments, drògas...).

Istòria

Utilizacions anticas e medievalas d'azòt

Plusors compausats azotats son coneguts dempuei l'Antiquitat. Per exemple, lo Grèc Erodòt (484-425 avC) cita dins son trabalh l'existéncia dau clorur d'amòni. Puei, lei alquimistas de l'Edat Mejana ne trobèron d'autrei coma l'acid nitricAhmad Y. Al-Hassan, Cultural contacts in building a universal civilisation: Islamic contributions, 2005.. Descurbiguèron egalament divèrsei saus contenent d'ions nitrats ò amònis. Enfin, en mesclant acid nitric e acid cloridric, obtenguèron l'aiga règia, substància capabla de dissòuvre lei metaus nobles, compres l'aur.

Pasmens, en despiech d'aquela multiplicacion dei produchs azotats utilizats dins sei laboratòris, ges d'alquimista i sospichèt l'existéncia d'un meteis element quimic.

Descubèrta

La descubèrta d'azòt se debanèt dins l'encastre de cèrcas sus la combustion. Es generalament atribuida au fisician escocés Daniel Rutherford (1749-1819) que publiquèt lo premier cas de resultats concluent a l'existéncia d'un gas inèrt encara desconegut dins l'atmosfèraEn particular, capitèt de lo destriar dau dioxid de carbòni qu'èra ja conegut dei quimistas.. Pasmens, plusors autrei scientifics menèron d'experiéncias similaras d'un biais simultanèu. En particular, foguèt lo cas dau Suedés Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) e dei Britanics Henry Cavendish (1731-1810) e Joseph Priestley (1733-1804)C. W. Scheele, Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer, 1772, pp. 6-14.J. Priestley, "Observations on different kinds of air", Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 1772, 62: 147–256. .

La preséncia d'un element quimic novèu dins aqueu gas foguèt probable establida per lo Francés Antoine Lavoisier (1743-1794) que lo placèt dins sa lista d'elements. Lo gas novèu recebèt diferenteis apellacions. Rutherford lo diguèt « èr nociu » (« noxious air » en anglés). Lavoisier adoptèt lo tèrme « èr mefitic » que donava « azotikos » en grècA. Lavoisier, trad. per R. Kerr, Elements of Chemistry, 1799, pp. 85-86 e 101, .. Aquò foguèt a l'origina dau francés « azote » que venguèt « azòt » en occitan. De tèrmes similars foguèron tanben adoptats en rus, en turc e dins mai d'un autre lengatge. Pasmens, leis Anglés lo refusèron car la proprietat « mefitica » (« que permet pas la vida ») es comuna a la màger part dei gas. Adoptèron en 1794 lo mot « nitrogen » qu'èra estat inventat en 1790 per lo Francés Jean-Antoine Chaptal (1756-1832)J. A. Chaptal, trad. per W. Nicholson, Elements of Chemistry, 1800, pp. xxxiv–xxxvi, .En francés, lo tèrme precís èra « nitrogène » que foguèt chausit per descriure l'azòt coma l'element principau de l'acid nitric..

La diversificacion deis aplicacions e dei fònts d'azòt

Lei compausats azotats avián ja d'utilizacions avans la descubèrta de l'element. Lei pus importantas èran militaras (saunitre per la fabricacion de pouvera) e agricòlas (divèrsei nitrats coma engrais). Ambé la Revolucion Industriala dau sègle XIX, lei besonhs aumentèron e de jaciments d'azòt, especialament aquelei de guano d'America dau Sud, foguèron l'enjòc de conflictes armats. Pasmens, lei fònts naturalas podián pas contentar la demanda e son còst èra sovent important.

Leis industriaus assaièron d'esplechar l'azòt atmosferic. Aquò donèt naissença a quatre procès de fixacion dichs Franck-Caro (1895-1899), Birkeland-Eyde (1903) Haber-Bosch (1908-1913) e Ostwald (1902). Lei dos premiers foguèron fòrça utilizats per la produccion de nitrats destinats a l'agriculturaJ. W. Erisman, M.A. Sutton, J. Galloway, Z. Klimont, W. Winiwarter, "How a century of ammonia synthesis changed the world", Nature Geoscience, 2008, 1 (10): 636.. Lo darrier es istoricament liat a la fabricacion d'explosius mai permet sustot de produrre d'azòt per l'industria quimica en generau.

En parallèl, leis aplicacions de l'azòt gasós ò liquid se multipliquèron ambé d'utilizacions coma gas inèrt, coma produch de conservacion alimentar ò coma liquid de temperatura bassa. Dins aquò, l'aumentacion deis utilizacions foguèt encara pus importanta per lei compausats azotats que son venguts fòrça frequents (medicaments, polimèrs...).

Proprietats quimicas

Proprietats atomicas

L'atòm d'azòt a sèt electrons que son estat fondamentau es 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1. A donc cinc electrons de valéncia que tres son d'electrons non apariats situats sus lo sosjaç 2pValent a dire qu'a l'estat fondamentau, cada orbitala atomica dau sosjaç es ocupat per un unic électron.. Aquela valéncia particulara es a l'origina de plusors proprietats de remarca : una electronegativitat fòrça importanta (3,04 segon l'escala de Pauling) en causa de la preséncia d'interaccions fòrtas entre lo nuclèu e lei sosjaç 2s e 2p. la cèrca d'una configuracion electronica establa similara an aquela de neon. L'azòt a donc una reactivitat que presenta de similituds amb leis autreis elements de la colona 15 de la taula periodica mai pòu pas practicar, au contrari d'aqueleis elements, l'ipervaléncia (es a dire plaçar 18 electrons dins sa valéncia per s'estabilizar). En causa d'aqueu limit, sei proprietats quimicas an donc una certana similitud amb aquelei dau carbòni e de l'oxigèn que son sei vesins dirècts, especialament sa capacitat de crear de liames quimics amb un atòm d'idrogèn. De mai, pòu, coma l'oxigèn, formar de liames idrogèn.

Occuréncia e isotòpia

Occuréncia

L'azòt es un element relativament frequent dins l'Univèrs. En particular, n'i a de quantitats importantas dins leis estèlas siá coma residús eissits dau nívol a l'origina de la formacion de l'estela siá coma produch dei reaccions termonuclearas que se debanan dins lo nuclèu estellar. En la Tèrra, fòrma la majoritat de l'atmosfèra (78,1%Earth Fact Sheet, NASA Space Science Data Coordinated Archive, consultat lo 11 de genier de 2018, .) e es un constituent major deis organismes vivents (ADN, acids aminats...).

Es en revènge relativament pus rar dins la crosta car fòrma pauc de mineraus en fòra dei nitrats. Ansin, sa concentracion mejana dins la litosfèra e dins lei jaç pus intèrnes de la planeta es de 19 ppm, çò qu'es similar a l'occuréncia de liti.

Isotòpia

L'azòt a dos isotòps estables que l'azòt-14 e l'azòt-15. Lo premier es lo pus escampat que fòrma 99,634% deis atòms d'azòt. Aquela predominància explica que lo pes atomic de l'azòt (14,007) siegue tant pròche de 14. Leis isotòps instables van de l'azòt-12 a l'azòt-23. An una mieja vida fòrça febla qu'es aperaquí d'un desenau de minutas per l'azòt-13 e d'una segonda (ò mens) per leis autrei.

Isotòp Z(p) N(n)  Massa isotropica (u)  Mieja vida Mòde dedesintegracion Nuclèu fiu Espin nuclear Composicion isotopica(fraccion molara) Variacion naturala(fraccion molara) Energiad'excitacion 10N 7 3 10.04165(43) 200(140) s[2.3(16) MeV] p 9C (2−) 11N 7 4 11.02609(5) 590(210) s[1.58(+75−52) MeV] p 9C 1/2+ 11mN 740(60) keV 6.90(80) s 1/2−12N 7 512.0186132(11)11.000(16) ms β+ (96.5%) 12C1+ β+, α (3.5%) 8Be 13NIsotòp utilizat per lo tomografia d'emission de positrons. 7 6 13.00573861(29) 9.965(4) min β+ 13C 1/2− 14N 7 7 14.0030740048(6)Estable 1+ 0.99636(20) 0.99579–0.99654 15N 7 8 15.0001088982(7)Estable 1/2− 0.00364(20) 0.00346–0.0042116N 7 916.0061017(28)7.13(2) s β− (99.99%) 16O2− β−, α (.001%) 12C17N 7 1017.008450(16)4.173(4) s β−, n (95.0%) 16O1/2− β− (4.99%) 17O β−, α (.0025%) 13C18N 7 1118.014079(20)622(9) ms β− (76.9%) 18O1− β−, α (12.2%) 14C β−, n (10.9%) 17O19N 7 1219.017029(18)271(8) ms β−, n (54.6%) 18O(1/2−) β− (45.4%) 19O20N 7 1320.02337(6)130(7) ms β−, n (56.99%) 19O β− (43.00%) 20O21N 7 1421.02711(10)87(6) ms β−, n (80.0%) 20O1/2−# β− (20.0%) 21O22N 7 1522.03439(21)13.9(14) ms β− (65.0%) 22O β−, n (35.0%) 21O 23N 7 16 23.04122(32)# 14.5(24) ms[14.1(+12−15) ms] β− 23O 1/2−# 24N 7 17 24.05104(43)# <52 ns n 23N 25N 7 18 25.06066(54)# <260 ns 1/2−#

Quimia e aplicacions dei compausats azotats

Atòm d'azòt e molecula de diazòt

Generalitats

Isolat, l'atòm d'azòt es un triradicau quimic qu'a una reactivitat extrèma e que s'observa pas dins la natura. Lo còrs pur simple associat a l'azòt es donc lo diazòt N2. Bastida a l'entorn d'un liame quimic triple, es una molecula fòrça establa e pauc reactiva sovent utilizada coma gas inèrt. Pasmens, pòu reagir au contact de liti e de certanei metaus de transicion.

Dins lei condicions normalas de temperatura e de pression, lo diazòt es un gas incolòr e inodòr. Sa temperatura de vaporizacion es de 77 K e sa temperatura de fusion de 63 K. Lo diazòt liquid es incolòr e a una densitat de 0,808 a son ponch d'ebulicion. Per quant a l'azòt solid, es fòrça frequent en lei planetas e satellits exteriors dau Sistèma Solar. Capable de se sublimar ò de condensar rapidament, pòu i formar una atmosfèra, participar a de mecanismes de criovolcanisme ò cubrir la superficia amb un jaç de glaç.

Aplicacions dau diazòt gasós

Lo diazòt gasós a plusors aplicacions que representan aperaquí dos tèrç de la produccion actuala de diazòt. La pus importanta es la formacion d'atmosfèras inèrtas que permèton d'empedir una reaccion entre l'oxigèn de l'èr e una substància de protegir dau dioxigèn de l'èr. En particular, aquò permet dins l'industria d'empedir d'incendi ò d'explosions. Pasmens, aquela proprietat permet de fabricar d'ampolas electricas, per protegir la norridura embalada ò per gonflar de gomas.

En fòra d'aquela utilizacion majora, lo diazòt gasós es tanben un produch important en quimia analitica, especialament per la preparacion de mòstras. Dins l'industria alimentària, es de còps utilizat ambé lo dioxid de carbòni CO2 per assegurar la gasificacion de bevendas.

Aplicacions dau diazòt liquid

Lo diazòt liquid es sustot utilizat coma liquid criogenic car sa temperatura d'ebulicion se situa vèrs -196°C e car son còst es fòrça feble a respèct deis autrei liquids criogenics. Lei domenis principaus son lei servicis espitaliers que dèvon conglaçar de mòstras biologicas (sang, gametas...) e lei servicis que dèvon refrejar d'equipaments necessitant una temperatura fòrça freja per foncionar (aparelhs de laboratòri, equipaments medicaus, ordinators...). D'aplicacions segondàrias son la congelacion de norridura ò de bornèus per i arrestar una circulacion de liquid.

Complèxs metau de transicion - diazòt