Nitrógeno

Este artículo trata sobre elemento atómico (N). Para el compuesto químico N₂, formado por dos átomos de este elemento, véase Dinitrógeno. Para otros usos de este término véase Nitrógeno (desambiguación).

Carbono - Nitrógeno - Oxígeno N    P   Tabla completa
General
Nombre, símbolo, número	Nitrógeno, N, 7
Serie química	No metales
Grupo, periodo, bloque	15, 2 , p
Densidad, dureza Mohs	1,2506 kg/m3, sin datos
Apariencia	Incoloro
Propiedade atómicas
Masa atómica	14,0067 u
Radio medio†	65 pm
Radio atómico calculado	56 pm
Radio covalente	75 pm
Radio de Van der Waals	155 pm
Configuración electrónica	[He] 2s2 2p3
Estados de oxidación (óxido)	±3, 5, 4, 2, 1 (ácido fuerte)
Estructura cristalina	Hexagonal
Propiedades físicas
Estado de la materia	Gas
Punto de fusión	63,14 K (-210,01ºC)
Punto de ebullición	77,35 K (-195,80ºC)
Entalpía de vaporización	5,56 kJ/mol
Entalpía de fusión	0,3604 kJ/mol
Presión de vapor	__ Pa a ___ K
Velocidad del sonido	334 m/s a 298,15 K
Información diversa
Electronegatividad	3,04 (Pauling)
Calor específico	1040 J/(kg·K)
Conductividad eléctrica	__ 106/m·Ω
Conductividad térmica	0,02598 W/(m·K)
Potencial de ionización	1402,3 (kJ/mol)
2º = 2856	5º = 9444,9
3º = 4578,1	6º = 53266,6
4º = 7475	7º = 64360
Isótopos más estables
iso. AN (%) Periodo de semidesintegración MD ED (MeV) PD 13N Sintético 9,965 min ε 2,220 13C 14N 99,634 N es estable con 7 neutrones 15N 0,366 N es estable con 8 neutrones
Valores en el SI y en condiciones normales (0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario. †Calculado a partir de distintas longitudes de enlace covalente, metálico o iónico.

El nitrógeno es un elemento químico, de número atómico 7, símbolo N y que en condiciones normales forma un gas diatómico (nitrógeno diatómico o molecular) que constituye del orden del 78% del aire atmosférico. En ocasiones es llamado ázoe —antiguamente se usó también Az como símbolo del nitrógeno.

Características principales

Tiene una elevada electronegatividad (3,04 en la escala de Pauling) y, cuando tiene carga neutra, 5 electrones en el nivel más externo, comportándose como trivalente en la mayoría de los compuestos estables que forma.

Aplicaciones

La aplicación comercial más importante del nitrógeno diatómico es la obtención de amoníaco por el proceso de Haber. El amoníaco se emplea con posterioridad en la fabricación de fertilizantes y ácido nítrico.

Las sales del ácido nítrico incluyen importantes compuestos como el nitrato de potasio (nitro o salitre empleado en la fabricación de pólvora) y el nitrato de amonio fertilizante.

Los compuestos orgánicos de nitrógeno como la nitroglicerina y el trinitrotolueno son a menudo explosivos. La hidracina y sus derivados se usan como combustible en cohetes.

El ciclo de este elemento es bastante más complejo que el del carbono, dado que está presente en la atmósfera no sólo como N₂ (78%) sino también en una gran diversidad de compuestos. Se puede encontrar principalmente como N₂O, NO y NO₂, los llamados NO_x. También forma otras combinaciones con oxígeno tales como N₂O₃ y N₂O₅ (anhídridos), "precursores" de los ácidos nitroso y nítrico. Con hidrógeno forma amoníaco (NH₃), compuesto gaseoso en condiciones normales.

Historia

El nitrógeno (del latín nitrum -i y éste del griego νίτρον, "nitro", y -geno, de la raíz griega γεν-, "generar") se considera que fue descubierto formalmente por Daniel Rutherford en 1772 al dar a conocer algunas de sus propiedades. Sin embargo, por la misma época también se dedicaron a su estudio Scheele que lo aisló, Cavendish, y Priestley.

El nitrógeno es un gas tan inerte que Lavoisier se refería a él como azote (ázoe) que significa sin vida​ (o tal vez lo llamó así por no ser apto para respirar​). Se clasificó entre los gases permanentes, sobre todo desde que Faraday no consiguiera verlo líquido a 50 atm y -110°C, hasta los experimentos de Pictet y Cailletet que en 1877 consiguieron licuarlo.

Los compuestos de nitrógeno ya se conocían en la Edad Media; así, los alquimistas llamaban aqua fortis al ácido nítrico y aqua regia (agua regia) a la mezcla de ácido nítrico y clorhídrico, conocida por su capacidad de disolver el oro.

Abundancia y obtención

El nitrógeno es el componente principal de la atmósfera terrestre (78,1% en volumen) y se obtiene para usos industriales de la destilación del aire líquido. Está presente también en los restos de animales, por ejemplo el guano, usualmente en la forma de urea, ácido úrico y compuestos de ambos.

También ocupa el 3% de la composición elemental del cuerpo humano.

Se han observado compuestos que contienen nitrógeno en el espacio exterior y el isótopo Nitrógeno-14 se crea en los procesos de fusión nuclear de las estrellas.

Compuestos

Con el hidrógeno forma el amoníaco (NH₃), la hidracina (N₂H₄) y el aziduro de hidrógeno (N₃H, también conocido como azida de hidrógeno o ácido hidrazoico). El amoníaco líquido, anfótero como el agua, actúa como una base en una disolución acuosa, formando iones amonio (NH₄), y se comporta como un ácido en ausencia de agua, cediendo un protón a una base y dando lugar al anión amida (NH₂). También se conocen largas cadenas y compuestos cíclicos de nitrógeno, pero son muy inestables.

Con los halógenos forma: NF₃, NF₂Cl, NFCl₂, NCl₃, NBr₃.6 NH₃, NI₃.6 NH₃, N₂F₄, N₂F₂ (cis y trans), N₃F, N₃Cl, N₃Br y N₃I.

Con el oxígeno forma varios óxidos que ya hemos nombrado: el nitroso o gas de la risa, el nítrico y el dióxido de nitrógeno. Son producto de procesos de combustión contribuyendo a la aparición de episodios contaminantes de smog fotoquímico. Otros óxidos son el trióxido de dinitrógeno (N₂O₃) y el pentóxido de dinitrógeno (N₂O₅), ambos muy inestables y explosivos.

Rol biológico

El nitrógeno es componente esencial de los aminoácidos y los ácidos nucleicos, vitales para la vida y los seres vivos. Las legumbres son capaces de absorber el nitrógeno directamente del aire, siendo éste transformado en amoníaco y luego en nitrato por bacterias que viven en simbiosis con la planta en sus raíces. El nitrato es posteriormente utilizado por la planta para formar el grupo amino de los aminoácidos de las proteínas que finalmente se incorporan a la cadena trófica (véase también el ciclo del nitrógeno).

Isótopos

Existen dos isótopos estables del nitrógeno, N-14 y N-15, siendo el primero —que se produce en el ciclo carbono-nitrógeno de las estrellas— el más común sin lugar a dudas (99,634%). De los diez isótopos que se han sintetizado, uno tiene un periodo de semidesintegración de nueve minutos (el N-13), y el resto de segundos o menos.

Las reacciones biológicas de nitrificación y desnitrificación influyen de manera determinante en la dinámica del nitrógeno en el suelo, casi siempre produciendo un enriquecimiento en N-15 del sustrato.

Precauciones

Los fertilizantes nitrogenados son una importante fuente de contaminación del suelo y de las aguas. Los compuestos que contienen iones de cianuro forman sales extremadamente tóxicas y son mortales para numerosos animales, entre ellos los mamíferos.

Véase también: Nutrición de nitrógeno en plantas

Véase también

• Ciclo del nitrógeno
• Nitrógeno diatómico o molecular.
• Nitrógeno líquido
• Hidroxilamina

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga una galería multimedia sobre Nitrógeno.
• Enciclopedia Libre
• WebElements.com - Nitrógeno
• EnvironmentalChemistry.com - Nitrógeno
• It's Elemental - Nitrógeno
• Schenectady County Community College - Nitrógeno
• Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo de España: Ficha internacional de seguridad química del nitrógeno licuado.