Nitrogen: diferència entre les revisions

El nitrogen és un element comú a l'[[Univers]]. S'estima que és el setè més abundant a la [[Via Làctia]] i el [[sistema solar]]. És sintetitzat per la fusió de [[carboni]] i [[hidrogen]] a les [[supernova|supernoves]]. A causa de la volatilitat del nitrogen elemental i els seus [[compost químic|compostos]] més habituals, el nitrogen és molt menys comú als [[planetes rocosos]] del [[sistema solar interior]], a més de ser un element relativament rar a la [[Terra]] en general. Tanmateix, igual que a la Terra, el nitrogen i els compostos de nitrogen tenen una gran presència a l'atmosfera dels [[planeta|planetes]] i [[satèl·lit natural|satèl·lits]] que en tenen.

Molts compostos d'importància industrial, com ara l'[[amoníac]], l'[[àcid nítric]], els nitrats orgànics ([[Propergol|propergols]] i [[Explosiu|explosius]]) i els [[Cianur|cianurs]], contenen nitrogen. L'enllaç extremament fort del nitrogen elemental domina la química del nitrogen, fent que resulti difícil tant pels organismes com per la indústria transformar l'N₂ en compostos útils, i alliberant grans quantitats d'energia quan aquests composts es cremen o es degraden en gas nitrogen. L'[[amoníac]] i els [[Nitrat|nitrats]] produïts sintèticament són importants [[Fertilitzant|fertilitzants]] industrials. Els nitrats fertilitzants són [[Contaminant|contaminants]] que tenen un paper clau en l'[[eutrofització]] dels sistemes aquàtics.

A part dels seus usos principals com a fertilitzants i estocs d'energia, el nitrogen forma compostos orgànics versàtils. El nitrogen forma part de materials tan diversos com el [[kevlar]] i la súpercola de [[cianoacrilat]]. El nitrogen és part integral de molècules de totes les grans classes de medicament, incloent-hi els [[Antibiòtic|antibiòtics]]. Molts medicaments imiten o són [[Profàrmac|profàrmacs]] de molècules de senyalització que contenen nitrogen. Per exemple, la [[nitroglicerina]] i el [[nitroprussiat]], ambdós nitrats orgànics, controlen la [[pressió sanguínia]] en [[metabolisme|metabolitzar-se]] en [[òxid nítric]] natural. Els [[Alcaloide|alcaloides]] vegetals (que sovint són substàncies de defensa) contenen nitrogen per definició. Així doncs, molts fàrmacs importants que contenen nitrogen, com ara la [[cafeïna]] i la [[morfina]], són o bé alcaloides o mímics sintètics que actuen (igual que molts alcaloides vegetals) sobre els receptors dels [[Neurotransmissor|neurotransmissors]] dels animals (per exemple, les [[Amfetamina|amfetamines]] sintètiques).

El nitrogen és present en tots els éssers vius. És un element constituent dels [[aminoàcids]], i per tant de les [[proteïnes]], així com dels [[àcids nucleics]] (l'[[ADN]] i l'[[ARN]]). El cos humà conté aproximadament un 3% de nitrogen per pes. Es tracta del quart element més abundant al cos després de l'oxigen, el carboni i l'hidrogen. El [[cicle del nitrogen]] és el moviment d'aquest element de l'aire cap a la [[biosfera]] i compostos orgànics i de retorn a l'atmosfera.

== Producció ==

El nitrogen gas és un [[gas industrial]] produït mitjançant la [[destil·lació]] fraccional d'[[aire]] líquid o mitjançant un mètode mecànic que fa servir aire gasós (per exemple, una [[pressió osmòtica|membrana osmòtica]] inversa pressuritzada o [[adsorció per oscil·lació de pressió]]). El nitrogen que es ven comercialment és sovint un producte secundari del tractament d'aire per a la concentració industrial d'[[oxigen]] per a la [[siderúrgia]] i altres fins. El nitrogen proveït en forma comprimida sovint és conegut com a «NSO» (nitrogen sense oxigen).<ref>{{ref-publicació|doi= 10.1021/ie50569a032|títol=Nitrogen Purfication. Pilot Plant Removal of Oxygen|any=1957|publicació=Industrial & Engineering Chemistry|volum= 49|pàgines= 869–873|exemplar= 5|cognom1= Reich|nom1= Murray.|cognom2= Kapenekas|nom2= Harry |llengua= anglès}}</ref>

En un laboratori químic, es pot elaborar tractant una solució aquosa de [[clorur d'amoni]] amb [[nitrit de sodi]].<ref name="labProduction">{{cite doi|10.1021/ed044p475|data=agost de 2014}}</ref>

:NH₄Cl(aq) + NaNO₂(aq) → N₂(g) + NaCl(aq) + 2 H₂O (l)

La reacció també produeix petites quantitats d'NO i HNO₃. Aquestes impureses es poden eliminar fent passar el gas per [[àcid sulfúric]] aquós que contingui [[dicromat de potassi]].<ref name="labProduction"/> Es pot preparar nitrogen pur mitjançant la descomposició d'[[azida de bari]] o [[azida de sodi]].<ref>{{cite doi|10.1063/1.1718250|data=agost de 2014}}</ref>

:2 NaN₃ → 2 Na + 3 N₂

== Història ==

Formalment es considera que el nitrogen (del [[llatí]] ''nitrogenium'', en què ''nitrum'' (del [[grec antic|grec]] ''nitron'') significa "[[salpetre]]" (vegeu [[nitre]]), i ''genes'' significa "generador") fou descobert pel metge escocès [[Daniel Rutherford]] el 1772, que l'anomenà "aire nociu" o "aire fix". El fet que una part de l'aire no sostenia la [[combustió]] era ben conegut per aquest químic de finals del segle XVIII. El nitrogen també estava sent estudiat més o menys al mateix temps per [[Carl Wilhelm Scheele]], [[Henry Cavendish]] i [[Joseph Priestley]], que s'hi referien com a "aire cremat" o "[[teoria del flogist|aire flogisticat]]". El gas nitrogen era prou [[inert]] perquè [[Antoine Lavoisier]] s'hi referís com a "aire mefític" o "azot", del mot [[grec antic|grec]] ''{{lang|el|άζωτος}}'' (''azotos''), que significa "sense vida". Els [[animals]] hi morien, i era el principal component de l'aire en què els animals s'asfixiaven i les flames s'havien extingit. El nom de Lavoisier pel nitrogen s'utilitza en francès i italià, i en català encara s'utilitza en els noms comuns de molts compostos, com ara la [[hidrazina]] i compostos de l'ió [[azida]].

A l'[[edat mitjana]] ja es coneixien compostos de nitrogen. Els [[alquímia|alquimistes]] coneixien l'[[àcid nítric]] com a ''aqua fortis'' ("aigua forta"). La mescla dels [[àcid hidroclòric|àcids hidroclòric]] i nítric era coneguda com a ''[[aqua regia]]'' ("aigua reial"), preuada per la seva capacitat de dissoldre l'[[or]] (el "rei" dels metalls). Els primers usos militars, industrials i [[agricultura]]ls de compostos de nitrogen incloïen els usos del [[nitrat de potassi|salpetre]] ([[nitrat de sodi]] o [[nitrat de potassi]]), notablement en la [[pólvora]] i, molt més tard, com a [[fertilitzant]].

L'any 1910, [[Lord Rayleigh]] descobrí que una descàrrega elèctrica en gas nitrogen produïa "nitrogen actiu", un [[al·lòtrop]] considerat [[monoatòmic]]. El "remolí de llum groga brillant" produït pel seu aparell reaccionà amb [[mercuri (element)|mercuri]] per produir [[nitrur de mercuri]], un explosiu.<ref>[http://www.lateralscience.co.uk/activen/index.html Lord Rayleigh's Active Nitrogen]. Lateralscience.co.uk. Consultat el 26 octubre 2011 (en anglès).</ref>

Durant molt de temps, les fonts de compostos de nitrogen eren limitades. Les fonts naturals s'originaven o bé a partir de processos biològics o bé a partir de dipòsits de nitrats produïts de reaccions atmosfèriques. La necessitat de compostos de nitrogen per fabricar fertilitzants va augmentar mentre que les fonts naturals romanien limitades.

== Propietats ==

El nitrogen és un [[no metall|no-metall]] amb una [[electronegativitat]] de 3,04. Té cinc [[electrons]] al seu [[nivell electrònic|nivell exterior]] i per tant, és [[valència (química)|trivalent]] en la majoria de compostos. L'[[enllaç triple]] del nitrogen molecular (N₂) és el més fort de la natura. La dificultat consegüent per a convertir N₂ en altres compostos, així com la facilitat (i l'alliberament associat de grans quantitats d'energia) de convertir compostos de nitrogen en N₂ elemental, han dominat el rol del nitrogen tant en la natura com en l'activitat econòmica humana.

 

=== Isòtops ===