|
|
|
|
|
Símbol: N |
Nombre atòmic: 7 |
|
|
Nitrogen |
Nitrógeno |
Nitrogen |
Azote |
Grup: 15 |
Període: 2 |
|
|
Família: família
del nitrogen |
Configuració electrònica: 1s2 2s2 2p3 |
|||||
Generalitats |
|||||
|
Descobridor/s: Daniel Rutherford |
Nacionalitat: Gran Bretanya |
Any: 1772 |
|||
|
Origen del nom: Del llatí
nitrum i del grec nitro i –gen (generador de salnitre, antic nom del
nitrat potàssic). |
Una mica
d’història: Els compostos de nitrogen ja es coneixien en la
Edat Mitjana; així, els alquimistes anomenaven aqua fortis a
l'àcid nítric i aqua règia (aigua
règia)a la mescla d'àcid nítric i clorhídric,
coneguda per la seva capacitat de dissoldre l'or. El nitrogen es considera que va ser
descobert formalment pel metge britànic Daniel Rutherford en 1772 com
a component de l’aire atmosfèric en donar a conèixer algunes de
les seves propietats, no obstant, per la mateixa època també es
van dedicar al seu estudi Scheele que el va aïllar, Cavendish, i
Priestley. El nitrogen és una gas tan inert, Lavoisier que és qui el va
reconèixer com a gas elemental, es referia a ell com assot
(azot) que significa sense vida. L’actual nom de nitrogen el
va proposar Chaptal en 1823 degut a la seva presència en el
“nitro” o salnitre, que era l’antic nom del nitrat de
potassi. En 1877, Pictet i Cailletet van
aconsegui liquar-lo. |
||||
|
Estat natural: El nitrogen és el
component principal de l'atmosfera terrestre (78,1% en volum) i s'obté
per a usos industrials de la destil·lació de l'aire
líquid. Està present també en les restes d'animals, per
exemple el guano, usualment en la forma de urea, àcid úric i
compostos d'aquests. Es presenta en estat combinat en minerals com KNO3
i NaNO3 que són els productes comercialment importants. S'han observat compostos que contenen nitrogen en
l'espai exterior i l'isòtop Nitrogen-14 es crea en els processos de
fusió nuclear a les estrelles. L’atmosfera de Mart conté menys d’un
3% de nitrogen. |
Estructura cristal·lina: Sistema Hexagonal |
|
|||
|
Abundància a
l’ésser humà: 26·106
ppb (parts per bilió) en pes |
Abundància
a la Terra: suposa
aproximadament el 78,03% del volum de l’atmosfera. |
Abundància al Sistema Solar: 1·106
ppb (parts per bilió) en pes. |
|||
|
Propietats |
|||||||
|
Físiques |
Massa
atòmica (u) |
Densitat
(kg/m3) |
Duresa
(escala de Mohs) |
Volum
atòmic (cm3/mol) |
|||
|
14,00674 |
1026 |
-- |
17,3 |
||||
|
Tèrmiques |
Estat
d’agregació a 298 K |
Punt de
fusió (K) |
Punt
d’ebullició (K) |
|
|||
|
gas |
77,36 |
77,4 |
|
||||
|
Radis |
Radi
atòmic (Å) |
Radi
iònic (Å) |
Radi
covalent (Å) |
|
|||
|
0,92 |
1,71 (N-3) 0,16 (N+3) 0,11 (N+5) |
0,75 |
|
||||
|
Ionització |
Afinitat
electrònica (KJ/mol) |
1a
energia ionització (KJ/mol) |
2a
energia ionització (KJ/mol) |
3a
energia ionització (KJ/mol) |
Estats
d’oxidació |
||
|
7 |
1402,3 |
2856 |
4578,1 |
-3, -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5 |
|||
|
Elèctriques |
Conductivitat
elèctrica (mOhm.cm)-1 |
Electròniques |
Electronegativitat
(Pauling) |
Polaritzabilitat
(Å3) |
|
||
|
0,0 |
3,04 |
1,1 |
|
||||
|
Termodinàmiques |
Calor
d’atomització (KJ/mol d’àtoms) |
Calor de
fusió (KJ/mol) |
Calor de
vaporització (KJ/mol) |
Calor
específica (J/kg K) |
Conductivitat
tèrmica (J/m s ºC) |
||
|
473,0 |
0,7 |
6,0 |
1032,46 |
0,03 |
|||
|
Altres |
Potencial
normal de reducció (v) |
Caràcter
metàl·lic |
Precaucions: Els
fertilitzants nitrogenats són una important font de
contaminació del sòl i de les aigües. Els compostos que contenen el
ió cianur formen sals extremadament tòxiques i són
mortals per a nombrosos animals, entre ells els mamífers. |
||||
|
+ 1,24 NO3-/1/2 N2 (solució
àcida) |
No metall |
||||||
|
Característiques: |
|
||||||
|
És un gas relativament inert, incolor, inodor i
insípid i de menor densitat que l’aire que està
constituït per molècules diatòmiques, N2. Pot condensar-se en un líquid incolor que pot, a
la vegada, comprimir-se en un sòlid cristal·lí incolor. El nitrogen existeix en dos formes isotòpiques
naturals i artificialment s’han preparat quatre isòtops
radioactius. La solubilitat del nitrogen augmenta amb la
pressió, el que provoca greus problemes en els submarinistes quan al
pujar cap a la superfície amb la conseqüent disminució de
la pressió, s’allibera en forma de bombolles en el flux
sanguini. Les seves molècules són molt
difícils de dissociar, per exemple a 3500ºC només un 5% de
les seves molècules es troben dissociades. El nitrogen es fixat, per bacteris des de
l’atmosfera, en les arrels de certes plantes com el trèvol,
d’aquí la utilitat del trèvol en la rotació de
conreus. |
|||||||
|
Isòtops |
||||||
|
Isòtop |
Protons |
Neutrons |
Símbol |
Vida mitjana |
Abundància |
Altres |
|
Nitrogen
- 12 |
7 |
5 |
12N |
0,011
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Nitrogen
- 13 |
7 |
6 |
13N |
9,97
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Nitrogen
- 14 |
7 |
7 |
14N |
Estable |
99,632 |
|
|
Nitrogen
- 15 |
7 |
8 |
15N |
Estable |
0,368 |
|
|
Nitrogen
- 16 |
7 |
9 |
16N |
7,13 segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Nitrogen
- 17 |
7 |
10 |
17N |
4,17
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Nitrogen
- 18 |
7 |
11 |
18N |
0,62
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Nitrogen
- 19 |
7 |
12 |
19N |
0,3
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Nitrogen
- 20 |
7 |
13 |
20N |
0,1
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Reactivitat |
|
|
Descripció |
El nitrogen es combina amb altres
elements únicament a pressions o temperatures molt elevades. Es
converteix a una forma activa quan es sotmet a una descàrrega
elèctrica a baixa pressió. El nitrogen així produït
és molt actiu, combinant-se amb els metalls alcalins i
alcalinoterris i amb el vapor de
zinc, cadmi, mercuri i arsènic per a formar nitrurs; amb molts
hidrocarburs per a formar àcid cianhídric i cianurs; amb
hidrogen amb el que forma amoníac: quan s’escalfa, sota
pressió, amb hidrogen en presència d’un catalitzador
adequat (procés Haber); barrejat amb oxigen i sotmès a una
espurna elèctrica forma òxid nítric, NO, i
diòxid, NO2. El nitrogen activat torna a
nitrogen ordinari en aproximadament un minut. En els seus compostos presenta tots
els estats d’oxidació entre -3 i +5, amoníac, hidracina i
hidroxilamina representen compostos en els que l’estat
d’oxidació és -3, -2 i -1 respectivament. Els òxids de nitrogen es
formen amb nitrogen amb tots els nombres d’oxidació
positius. |
|
Amb aire |
No reacciona |
|
Amb H2O |
No reacciona |
|
Amb HCL 6M |
No reacciona |
|
Amb HNO3 15M |
No reacciona |
|
Amb NaOH 6M |
No reacciona |
|
Obtenció |
Industrialment s’obté
per destil·lació fraccionada de l’aire, que conté
aproximadament un 78% de nitrogen; com que el nitrogen té un punt
d’ebullició inferior al de l’oxigen líquid, el
nitrogen destil·la primer i pot separar-se. També pot obtenir-se a
partir dels seus compostos, per exemple per oxidació de
l’amoníac amb òxid de coure al roig; per
descomposició del NaN3 o del dicromat d’amoni: NaN3 (300ºC) à 2Na + 3N2 (NH4)2Cr2O7
à N2 + Cr2O3 + 4H2O En el laboratori
s’obté a vegades escalfant suaument una dissolució de
clorur d’amoni i nitrit sòdic. |
|
Usos |
La més important aplicació comercial del
nitrogen és l'obtenció de amoníac amb el procés
Haber. L'amoníac s'empra amb posterioritat en la fabricació de
fertilitzants i d'àcid nítric mitjançant el
procés Ostwald. El nitrogen, també s'usa, per la seva baixa reactivitat, com a atmosfera i |