Azoto

L'elemento chimico azoto è un gas senza colore, né odore. Il suo simbolo chimico è N, il suo numero atomico è 7 ed il suo peso atomico 14,0067. 

L'azoto fu scoperto nel 1772 da Daniel Rutherford, zio di sir Walter Scott, in Scozia, e contemporaneamente, ma indipendentemente, da Joseph Priestley e Henry Cavendish in Inghilterra e da Carl W. Scheele in Svezia. Il chimico francese Antoine L. Lavoisier dimostrò che si trattava di un elemento chimico e gli diede il nome di azoto; infatti i francesi hanno usato fino a poco tempo fa il simbolo Az. Il simbolo N deriva da Nitrogeno composto dalle parole greche nitron e genes, che significano generatore di salnitro, poiché uno dei più importanti composti dell'azoto, noto al tempo degli antichi greci, era il salnitro. Da ciò, tutti i composti ossigenati dell'azoto prendono il nome dalla radice comune nitro. Il nome azoto deriva anch'esso dal greco e significa privo di vita, indicando il fatto che non mantiene le combustioni e quindi la respirazione, ma non è un termine molto appropriato in considerazione del fatto che l'azoto è uno dei costituenti fondamentali degli organismi viventi.

Fonti naturali

L'azoto è l'elemento più abbondante che si trova in natura allo stato libero, sotto forma di molecole biatomiche. L'aria contiene il 78,06% in volume di azoto (75,5% in peso) ed esso si trova anche nei gas emessi dai vulcani, dalle sorgenti termali e nelle miniere

Il più importante minerale dell'azoto è il nitrato di sodio, noto anche col nome di salnitro del Cile, o nitro del Cile. L'azoto si trova anche nell'acqua del mare sotto forma di ioni, tipo lo ione ammonio, i nitriti, e i nitrati. L'azoto usato nell'industria viene ottenuto di solito dalla distillazione frazionata dell'aria liquida. Se però sono necessarie solo piccole quantità di azoto, esso può essere preparato decomponendo i suoi composti.

Uso

L'azoto gassoso è relativamente inerte a causa della elevata stabilità del triplo legame che unisce i due atomi di azoto che formano la molecola. L'azoto viene usato principalmente per la sintesi dell'ammoniaca, usata a sua volta per produrre fertilizzanti, acido nitrico, urea, idrazina e ammine. L'azoto liquido viene usato come superraffreddante in criogenia, in quanto la sua temperatura è di circa -196 °C. A causa della sua scarsa reattività, l'azoto gassoso viene usato per formare un'atmosfera inerte all'interno della quale le sostanze con elevata reattività possono essere conservate o lavorate in situazione controllata. E' possibile eliminare l'acqua dai solventi organici, facendovi gorgogliare azoto. L'azoto viene anche usato per bloccare le reazioni di ossidazione, ad esempio, quando viene torrefatto il caffè.

La chimica dell'azoto

Poiché la molecola biatomica dell'azoto è molto stabile, il gas forma di solito composti solo in condizioni di alta temperatura e alta pressione. Facendo passare attraverso di esso una corrente elettrica ad alto voltaggio, è possibile separare gli atomi di azoto componenti la molecola e ottenere così dell'azoto monoatomico altamente instabile; quest'ultimo reagisce facilmente con mercurio, zolfo, fosforo, sodio e con molti composti organici a temperatura ambiente. In base alla sua configurazione elettronica con 5 elettroni esterni, ed alla sua posizione nel gruppo V B della tavola periodica, l'azoto presenta tutti gli stati di ossidazione da 3 a +5, ma di solito si trova negli stati di ossidazione fondamentali 3, +3 e +5.
Ogni processo che produce un semplice composto dell'azoto, partendo da azoto atmosferico, viene indicato come fissazione dell'azoto. In campo industriale, vengono prodotti per fissazione dell'azoto tre importanti composti: l'ammoniaca, l'ossido di azoto e la cianammide. In natura, l'azoto presente nell'aria viene fissato da alcuni batteri e piante. Questo viene quindi messo a disposizione di tutti gli organismi attraverso il ciclo dell'azoto (v. azoto, ciclo dell').

Composti dell'azoto

Parecchi elementi reagiscono con l'azoto o l'ammoniaca per formare nitruri. Il numero di ossidazione dell'azoto nei nitruri è -3. I nitruri possono essere suddivisi in tre gruppi: i nitruri ionici, come ad esempio il nitruro di litio, il nitruro di zinco, e il nitruro di magnesio, che hanno un alto punto di fusione e si idrolizzano facilmente in acqua per dare gli idrossidi dei metalli e l'ammoniaca; i nitruri interstiziali o metallici, che sono composti dell'azoto con un metallo di transizione, come il nitruro di titanio, sono buoni conduttori elettrici; al terzo gruppo di nitruri appartengono i nitruri covalenti, che sono sostanze bianche altamente stabili, che, in molti casi, hanno proprietà simili a quelle del diamante, come, ad esempio, il nitruro di boro, il nitruro di silicio, e il nitruro di alluminio. Spesso i nitruri, non essendo composti ossigenati, vengono chiamati "azoturi", tuttavia la denominazione nitruri è ormai accettata internazionalmente.
Tranne il fluoruro di azoto, i composti che l'azoto forma con gli alogeni sono instabili ed esplosivi. Con l'ossigeno l'azoto forma ossidi a tutti i numeri di ossidazione da +1 a +5. Il monossido di azoto il biossido di azoto, ed il suo dimero, sono tutti gas mortali. Il danno che essi fanno nel loro passaggio attraverso i polmoni durante la respirazione, è diagnosticabile solo parecchi giorni dopo che essi sono stati inalati, quando la morte sopravviene, causata da edema polmonare, cioè un'eccessiva concentrazione di liquidi nei polmoni. Una miscela di biossido d'azoto e di ossido di diazoto è emessa dal tubo di scappamento delle automobili e rimane intrappolata nello smog. L'ossido di diazoto, il gas esilarante, è un gas senza colore, con odore e sapore dolciastri. Quando esso viene inalato causa una sensazione di intossicazione, la perdita della capacità di provare dolore ed infine l'incoscienza. Viene usato come anestetico nelle operazioni chirurgiche di minore importanza e in odontoiatria, poiché il suo effetto è di breve durata. 

Gli ossidi con tre e cinque atomi di ossigeno vengono chiamati rispettivamente anidride nitrosa e anidride nitrica, in quanto, con l'acqua, formano i corrispondenti acidi: l'acido nitroso e l'acido nitrico. I sali derivanti dall'acido nitroso, detti nitriti, ed i sali derivanti dall'acido nitrico, detti nitrati, sono importanti ingredienti dei fertilizzanti. Il nitrato più largamente usato è il nitrato di ammonio, che viene impiegato per la produzione di fertilizzanti, esplosivi e fiammiferi e per produrre l'ossido di diazoto. Il nitrato di argento, viene usato per produrre il bromuro di argento, necessario in fotografia e per cauterizzare ferite. L'acido nitrico è il più importante acido dell'azoto. Esso era già conosciuto nel sec. IX. Gli alchimisti lo chiamavano aqua fortis. Una miscela costituita da una parte di acido nitrico e tre parti di acido cloridrico, è nota con il nome di acqua regia, usata per sciogliere i metalli nobili. L'acido nitrico è un acido forte, il quale, cioè, in acqua si dissocia completamente nei suoi ioni ma è anche un eccellente agente ossidante, cioè cede facilmente elettroni per passare ad un numero di ossidazione minore (v. ossidazione e riduzione). Esso viene usato per la produzione commerciale di molti altri composti dell'azoto.
Sono noti molti composti binari formati da idrogeno e azoto. Essi includono l'azide, o azoturo, di idrogeno (detto anche acido azotidrico); l'idrazina; l'ammoniaca, e i suoi sali detti sali di ammonio (ione ammonio). L'azide di idrogeno è un liquido esplosivo che è però stabile in soluzione acquosa. L'idrazina è un liquido senza colore con proprietà riducenti. Esso viene usato nella sintesi di composti organici, prodotti farmaceutici, gomma, e talvolta come carburante per razzi. L'azide di piombo, (da non confondersi col nitruro di piombo), un sale formatosi dal velenoso acido azotidrico, è importante per il suo uso come detonatore nell'industria degli esplosivi. Esplode quando viene scaldato, o in seguito a percussione.
Fra i composti organici più importanti e più utili dell'azoto vi sono le proteine, l'urea, la cianammide, i cianuri e le vitamine, come la tiamina (vitamina B1) e la riboflavina (vitamina B2). Molti esplosivi, come, ad esempio, il TNT (trinitrotoluolo), e le tinture all'anilina sono composti organici dell'azoto, dove i costituenti di base sono anelli benzenici (v. aromatici, composti;benzene) nei quali un atomo di idrogeno viene sostituito da un gruppo amminico o un gruppo nitrico. La penicillina e alcuni sulfamidici contengono azoto. Il nylon, una poliammide, e lo spandex, un poliuretano, contengono azoto.

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Questa pagina è stata realizzata da Vittorio Villasmunta

Ultimo aggiornamento: 28/05/14