Azòt

Un article de Wikipèdia, l'enciclopèdia liura.
Anar a : navigacion, Recercar
Tièra de 1000 articles que totas las Wikipèdias deurián aver.
Fairytale waring.png Aqueste article es pas acabat. Es en fasa d'escritura o de reestructuracion importanta.
  • Son estat actual es provisòri, e se deu prene amb prudéncia.
  • Una version melhorada es en preparacion e deuriá èsser disponibla dins pauc de temps. Per ne seguir l'avançament o i participar, consultatz la pagina de discussion.


L'azòt (o rarament nitrogèn) es un element quimic de simbòl N e de numèro atomic 7.

Istòria[modificar | modificar la font]

Utilizacions anticas e medievalas d'azòt[modificar | modificar la font]

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 nitric[1]. 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 laboratòri, ges d'alquimista i sospichèt l'existéncia d'un meteis element quimic.

Descubèrta[modificar | modificar la font]

Retrach de Daniel Rutherford que descurbiguèt l'azòt en 1772.

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'atmosfèra[2]. 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)[3][4].

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 grèc[5]. 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)[6][7].

La diversificacion deis aplicacions e dei fònts d'azòt[modificar | modificar la font]

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 tres procès de fixacion dichs Franck-Caro (1895-1899), Haber-Bosch (1908-1913) e Ostwald (1902). Lei dos premiers foguèron fòrça utilizats per la produccion de nitrats destinats a l'agricultura[8]. 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[modificar | modificar la font]

Proprietats atomicas[modificar | modificar la font]

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 2p[9]. 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 ambé 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 de carbòni e d'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[modificar | modificar la font]

Occuréncia[modificar | modificar la font]

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%[10]) 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[modificar | modificar la font]

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 d'aperaquí un desenau de minutas per l'azòt-13 e d'una segonda (ò mens) per leis autrei.

Quimia e compausats[modificar | modificar la font]

Atòm d'azòt e molecula de diazòt[modificar | modificar la font]

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.

Complèxs metau de transicion - diazòt[modificar | modificar la font]

Nitrids e azids[modificar | modificar la font]

Idrurs[modificar | modificar la font]

Alogenuras[modificar | modificar la font]

Oxids[modificar | modificar la font]

Oxoacids[modificar | modificar la font]

Compausats organics[modificar | modificar la font]

L'azòt es un deis elements pus importants de la quimia organica. D'efèct, fa partida de plusors gros foncionaus coma leis amidas RCONR2, leis aminas R3N, leis iminas RC(=NH)R, leis imidas (RCO)2NR, leis azidas RN3, lei cianats ROCN, leis isocianats RCNO, lei nitrats RONO2, lei nitrils RCN, leis isonitrils RNC, lei nitrits RONO, lei compausats nitro RNO2, lei compausats nitroso RNO, leis oxims RCR=NOH, lei compausats azo RN=NR e lei derivats de la piridina. En particular, l'azòt a un ròtle indispensable dins lei reaccions quimicas dau vivent qu'es un constituent deis acids nucleïcs e, donc, de l'ADN ò dei proteïnas.

Produccion e aplicacions[modificar | modificar la font]

Produccion[modificar | modificar la font]

Procès Frank-Caro[modificar | modificar la font]

Fotografia de l'usina d'Odda (Norvègia), sarrada en 2002, onte se pòdon totjorn observar de sèrvas utilizadas dins l'encastre dau procès Frank-Caro.

Desvolopat entre 1895 e 1899 per Adolph Frank (1834-1916) e Nikodem Caro (1871-1935), lo procès Frank-Caro èra totjorn utilizat au començament dau sègle XXI. Permet de produrre de cianamid de calci CaCN2 gràcias a una reaccion entre lo carbur de calci CaC2 e lo diazòt N2 gasós de l'atmosfèra. Aqueu procès necessita d'agantar una temperatura d'au mens 1 000°C e se debana dins una sèrva sarrada :

CaC2 + N2 → CaCN2 + C

Lo cianamid de calci es utilizat coma engrais que se descompausa en preséncia d'aiga per formar d'amoniac.

Procès Haber-Bosch[modificar | modificar la font]

Industria modèrna de produccion d'engrais que fonciona segon lo principi dau procès Haber-Bosch.

Lo procès Haber-Bosch foguèt més au ponch entre 1908 e 1913 per leis Alemands Fritz Haber (1868-1934) e Carl Bosch (1874-1940) que trabalhavan per la companhiá BASF. Consistís a favorizar la formacion d'amoniac segon la reaccion seguenta :

N2(g) + 3 H2(g) ⇌ 2 NH3(g) + ΔH

L'amoniac permet la produccion d'engrais. Pasmens, dins lo corrent de la Premiera Guèrra Mondiala, Alemanha l'utilizèt pereu per fabricar d'explosius. Après la guèrra, lo brevet foguèt sasit per lei venceires e lo procès se difusèt largament. Es totjorn fòrça utilizat a l'ora d'ara e, per exemple, permetèt la produccion de 137 milions de tonas d'amoniac en 2012. Son bòn foncionament es generalament realizat segon quatre etapas :

  • lo reformatge que permet de produrre lo diidrogèn necessari a partir de gas naturau (principalament de metan). Aquela etapa necessita d'eliminar lo sofre qu'es un poison dei catalisaires utilizats e lo monoxid de carbòni eissit de la transformacion de metan. Per lo premier, aquò es sovent fach amb un procès de purificacion de metan en amont. Per lo segond, se realiza una tiera de reaccions ambé d'aiga que permèton de transformar lo metan en dioxid de carbòni e en diidrogèn.
  • la sintèsi que necessita d'introdurre lei reactius dins una sèrva. La pression dèu se situar entre 15 e 25 MPa e la temperatura entre 300 e 550°C. Lei reactius circulan entre quatre liechs de catalisaires e son reciclats car un passatge unic permet pas una reaccion totala.
  • l'extraccion de l'amoniac produch dins la sèrva e sa separacion dei reactius, generalament per liquefaccion. Lei reactius son alora tornats dirigir vèrs lo reactor.
  • lo reciclatge de la calor eissida de la reaccion.

Procès Ostwald[modificar | modificar la font]

Brevetat en 1902 per Wilhelm Ostwald (1853-1932), lo procès Ostwald es basat sus una reaccion de combustion contraròtlada d'amoniac gasós. Aquò permet sa transformacion en oxid nitric puei en peroxid d'azòt e, fin finala, en acid nitric après umidificacion :

4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
4 NO + 2 O2→ 4 NO2
4 NO2 + 2 H2O + O2 → 4 HNO3

Segon leis installacions, la temperatura varia entre 230°C e 850°C e la pression entre 4 e 10 atm. Un catalisaire de platin es egalament necessari. L'aiga utilizada durant la darriera etapa dau procès pòu èsser introducha sota forma liquida ò gasòsa.

Aqueu procès es sovent utilizat a la seguida dau procès Haber-Bosch que permet de provesir l'amoniac necessari. L'acid nitric es una matèria premiera fòrça importanta de l'industria quimica modèrna amb aperaquí 60 milions de tonas produchas en 2011.

Aplicacions[modificar | modificar la font]

Liames intèrnes[modificar | modificar la font]

Bibliografia[modificar | modificar la font]

Nòtas e referéncias[modificar | modificar la font]

  1. Ahmad Y. Al-Hassan, Cultural contacts in building a universal civilisation: Islamic contributions, 2005.
  2. En particular, capitèt de lo destriar dau dioxid de carbòni qu'èra ja conegut dei quimistas.
  3. C. W. Scheele, Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer, 1772, pp. 6-14.
  4. J. Priestley, "Observations on different kinds of air", Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 1772, 62: 147–256.
  5. A. Lavoisier, trad. per R. Kerr, Elements of Chemistry, 1799, pp. 85-86 e 101, [1] [2] [3].
  6. J. A. Chaptal, trad. per W. Nicholson, Elements of Chemistry, 1800, pp. xxxiv–xxxvi, [4].
  7. En francés, lo tèrme precís èra « nitrogène » que foguèt chausit per descriure l'azòt coma l'element principau de l'acid nitric.
  8. J. 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.
  9. Valent a dire qu'a l'estat fondamentau, cada orbitala atomica dau sosjaç es ocupat per un unic électron.
  10. Earth Fact Sheet, NASA Space Science Data Coordinated Archive, consultat lo 11 de genier de 2018, [5].