L’azoto è un elemento chimico con simbolo N e numero atomico 7, non metallo, comunemente presente nell’universo; presente al 78% nel contesto dell’atmosfera terrestre, è, comunque, raro nelle parti solide terrestri.
L’azoto venne scoperto e isolato, inizialmente, dal medico scozzese Daniel Rutherford nel 1772; la denominazione nitrogène venne avanzata dal chimico francese Chaptal nel 1790, nel momento in cui venne scoperta la presenza dell’azoto nell’acido nitrico e nei nitrati.
Lavoisier avanzò il nome azoto, dal greco antico ἀζωτικός, ossia senza vita.
L’azoto è presente in tutti gli organismi, prevalentemente negli aminoacidi e, di conseguenza, nelle proteine, negli acidi nucleici, oltreché nella molecola di trasferimento energetico adenosina trifosfato.
L’organismo umano contempla, approssimativamente, il 3% di azoto in massa, reputato come il quarto elemento, maggiormente, abbondante nel corpo dopo ossigeno, carbonio e idrogeno.
Il ciclo dell’azoto rappresenta il movimento dell’elemento dall’aria alla biosfera e ai composti organici, per poi tornare nell’atmosfera.
Come accennato, la scoperta dell’azoto è assegnata al medico scozzese Rutherford nel 1772, che lo denominò aria nociva; l’azoto venne studiato, contestualmente, da Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish e Joseph Priestley che lo denominarono aria bruciata o aria flogistica.
Le prime applicazioni dei composti dell’azoto utilizzavano il salnitro (nitrato di sodio o nitrato di potassio), nello specifico nella polvere da sparo e, successivamente, come fertilizzante.
L’azoto possiede due isotopi stabili, 14N e 15N; Il primo è molto comune e rappresenta il 99,634% dell’azoto naturale, mentre il secondo riguarda il rimanente 0,366%.
L’abbondanza relativa di 14N e 15N è, sostanzialmente, costante nell’atmosfera; l’isotopo pesante 15N venne scoperto per la prima volta da Naudé, nel 1929.
Esistono altri tredici isotopi prodotti sinteticamente, che vanno dal 9N al 23N; il 13N possiede un’emivita di dieci minuti e gli isotopi rimanenti hanno emivite inferiori a otto secondi.
A pressione atmosferica, l’azoto molecolare condensa a 77 K (−195,79 °C) e congela a 63 K (−210,01 °C); l’azoto liquido, un fluido incolore accostabile all’acqua nell’aspetto, ma con l’80,8% della densità, è un criogeno comune.
L’azoto si lega a quasi tutti gli elementi della tavola periodica, ad eccezione dei primi due gas nobili, l’elio e il neon, e di alcuni elementi molto instabili dopo il bismuto, andando a configurare un insieme di composti binari con proprietà e applicazioni distinte.
L’azoto porta alla formazione di nove ossidi molecolari, alcuni dei quali sono stati i primi gas ad essere individuati; N2O (protossido di azoto), NO (ossido nitrico), N2O3 (triossido di azoto), NO2 (biossido di azoto), N2O4 (tetrossido di azoto), N2O5 (pentossido di azoto), N4O (nitrilazoturo o diossido di tetranitrogeno) e N(NO2)3 (trinitrammide).
Il protossido di azoto (N2O), denominato gas esilarante, è prodotto dalla decomposizione termica del nitrato di ammonio fuso a 250 °C; è adoperato, precipuamente, come propellente e, in passato, come anestetico.
L’ossido nitrico (NO) è la molecola stabile semplice con un numero dispari di elettroni; costituisce una molecola di segnalazione cellulare coinvolta in diversi processi fisiologici e patologici, e deriva dall’ossidazione catalitica dell’ammoniaca.
L’acido nitrico (HNO3) costituisce la forma più stabile degli ossiacidi azotati; in tal senso, è identificabile come uno dei tre acidi, maggiormente, utilizzati, ed è prodotto attraverso l’ossidazione catalitica dell’ammoniaca in ossido nitrico, che viene ossidato in biossido di azoto e poi disciolto in acqua per portare alla formazione dell’acido nitrico.
L’azoto rappresenta uno degli elementi, maggiormente, rilevanti nella chimica organica; diversi gruppi funzionali organici coinvolgono un legame carbonio-azoto, come le ammidi (RCONR2), le ammine (R3N), i composti azoici (RN2R), i cianati (ROCN), isocianati (RNCO), nitrati (RONO2), nitrili (RCN), isonitrili (RNC), nitriti (RONO).
I composti dell’azoto sono in costante scambio nel contesto dell’atmosfera e tra gli organismi viventi; in tal contesto, l’azoto deve essere trasformato, o fissato, in una forma utilizzabile dalle piante, solitamente l’ammoniaca.
La fissazione dell’azoto avviene tramite i batteri attraverso enzimi noti come nitrogenasi; nella condizione in cui l’ammoniaca è assorbita dalle piante, viene utilizzata per sintetizzare le proteine.
Tali piante sono digerite dagli animali che adoperano i composti azotati per sintetizzare le loro proteine; successivamente, tali organismi muoiono e si decompongono, subendo un processo di ossidazione batterica e ambientale e di denitrificazione, restituendo azoto libero all’atmosfera.
L’azoto liquido è un liquido criogenico, somigliante all’acqua; l’utilizzo principale dell’azoto liquido riguarda la crioconservazione di materiali biologici come il sangue e le cellule riproduttive; adoperato nella crioterapia, è utilizzato per raffreddare componenti elettronici sensibili al calore, come i rilevatori di infrarossi e i rilevatori di raggi X.
FONTE
Ohyama, T. (2010). Nitrogen as a major essential element of plants. Nitrogen Assim. Plants, 37, 1-17.
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