Nitrógeno ( ˈnaɪtrədʒən ) es un elemento químico que tiene el N del símbolo y nitrógeno elemental del número atómico 7. es un descolorido, inodoro, insípido y sobre todo gas diatómico inerte en las condiciones estándar, constituyendo 78.1% por el volumen de la atmósfera de tierra . El nitrógeno es un elemento constitutivo de los aminoácidos y por lo tanto de todos los organismos vivos mucho industrial importante compone, por ejemplo el amoníaco, el ácido nítrico, y los cianuros contienen el nitrógeno.

Características

El nitrógeno es un no metal, con un Electronegativity de 3. Tiene cinco electrones en su cáscara externa y es por lo tanto el trivalente en la mayoría de los compuestos. El enlace triple en el nitrógeno molecular (N₂) es uno del más fuerte de naturaleza. La dificultad resultante de convertir (N₂) en otros compuestos, y la facilidad (y el lanzamiento asociado de la alta energía) de convertir compuestos de nitrógeno en N₂ elemental, han dominado el papel del nitrógeno en naturaleza y actividades económicas humanas.

En el nitrógeno molecular atmosférico de la presión el condensa (el licueface ) en 77  K (−195.8  C del °) y heladas en 63  K (−210.0  °C) en la forma alotrópica cristalino close-packed hexagonal beta .6  el nitrógeno del °C) asume la forma alotrópica cristalina cúbica alfa . El nitrógeno líquido, un líquido que se asemeja al agua, pero con 80.8% de la densidad, es un común Cryogen .

Los alótropos inestables del nitrógeno que consistían en más de dos átomos del nitrógeno se han producido en el laboratorio, como N₃ y el N₄ . Bajo extremadamente las altas presiones (1.1 millones de atmósferas) y temperaturas altas (K) 2000, según lo producido bajo condiciones del yunque del diamante, nitrógeno se polimeriza en la sola estructura cristalina consolidada del diamante, un alótropo apodado " nitrógeno diamond."

Ocurrencia

El nitrógeno es el solo componente más grande de la atmósfera (78.082% por el volumen de aire seco, 75.3% de la tierra por peso en aire seco). Es creado por procesos de la fusión en las estrellas y estimado para ser el elemento químico del 7mo más abundante por la masa en el universo.

Los compuestos moleculares del nitrógeno y del nitrógeno han sido detectados en el espacio interestelar por los astrónomos que usaban al explorador espectroscópico lejos ultravioleta . El nitrógeno molecular es un componente importante atmósfera gruesa de s del titán luna Saturnian del ', y ocurre en cantidades de rastro en otras atmósferas planetarias.

El nitrógeno está presente en todos los organismos vivos en proteínas, ácidos nucléicos y otras moléculas. Es un componente grande de la basura animal (por ejemplo, guano ), generalmente bajo la forma de urea, ácido úrico, compuestos del amonio y derivados de estos productos nitrogenados, que son alimentos esenciales para todas las plantas que no puedan al nitrógeno atmosférico del arreglo.

considera también: : Categoría: Minerales, minerales, del nitrato L1=Nitrate: categoría: Minerales,

l amonio de los minerales L2=Ammonium

Isótopos

considera también: Isótopos l nitrógeno

Hay dos isótopos estables de nitrógeno: ¹⁴N y ¹⁵N. en gran medida el más común es ¹⁴N (99.634%), que se produce en el ciclo CNO en las estrellas y el sigue habiendo es ¹⁵N. De los diez isótopos produjo sintético, ¹³N tiene un período de diez minutos y los isótopos restantes tienen períodos en la orden de segundos o menos. las reacciones Biológico-mediadas (e., asimilación, la nitrificación, y la desnitrificación ) controlan fuerte dinámica del nitrógeno en el suelo. Estas reacciones dan lugar típicamente al enriquecimiento de ¹⁵N del substrato y del agotamiento del producto .73% del nitrógeno molecular en la atmósfera de tierra se abarca Isotopologue ¹⁴N¹⁵N y casi todo el resto es ¹⁴N₂.

Espectro electromágnetico

El nitrógeno molecular (¹⁴N₂) es en gran parte transparente a la radiación infrarroja y visible porque es una molécula homonuclear y así no tiene ningún momento de dipolo a juntarse a la radiación electromágnetica en estas longitudes de onda. La absorción significativa ocurre en las longitudes de onda ultravioletas extremas, comenzando alrededor 100 nanómetros. Esto se asocia a transiciones electrónicas en la molécula a los estados en los cuales la carga no se distribuye uniformemente entre los átomos del nitrógeno. La absorción del nitrógeno lleva a la absorción significativa de la radiación ultravioleta en la atmósfera superior de la tierra así como en las atmósferas de otros cuerpos planetarios. Por razones similares, los lasers de nitrógeno moleculares puros emiten típicamente la luz en la gama ultravioleta.

El nitrógeno también hace una contribución al resplandor visible del aire de la atmósfera superior de la tierra, con la excitación del impacto del electrón seguida por la emisión. Este resplandor visible del aire azul (véase en la aurora polar y en el resplandor del reingreso de la nave espacial de vuelta) resulta típicamente no del nitrógeno molecular, sino algo de los átomos libres del nitrógeno que combinan con oxígeno para formar el óxido nítrico (NO).

Historia

Nitrógeno (nitrogenium latino, donde el nitrum del (del nitron griego ) significa el " saltpetre" (véase el nitro ), y los genes del significa el " forming") se considera formalmente para haber sido descubierto por el Rutherford de Daniel en el 1772, que lo llamó el aire nocivo o el fijó el aire . Ése allí era una fracción del aire que no apoyó la combustión era bien sabido al último químico del siglo XVIII. El nitrógeno también fue estudiado en el tiempo casi igual por el Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish, y el José Priestley, que le refirió mientras que el quemó el aire o el phlogisticated el aire . El gas del nitrógeno era el inerte bastante que el Antonio Lavoisier le refirió como azote del, del " griego del significado del αζωτος de la palabra ; lifeless". Los animales muertos en él, y eran el componente principal del aire en el cual los animales habían sofocado y las llamas habían quemado a la extinción. Este término se ha convertido en la palabra francesa para el " nitrogen" y extensión posterior hacia fuera a muchas otras idiomas.

El argón fue descubierto cuando fue notado que el nitrógeno del aire no es idéntico al nitrógeno de reacciones químicas.

Los compuestos del nitrógeno eran sabidos en las Edades Medias . Los alquimistas sabían el ácido nítrico como fortis (agua fuerte) del aqua del . La mezcla de los ácidos hidroclóricos nítricos y era conocida como regia (agua real) del Aqua, celebrado para que su capacidad disuelva el oro (el rey de metales). Los usos agrícolas industriales y más tempranos de los compuestos de nitrógeno implicaron aplicaciones bajo la forma de salitre (sodio o nitrato de potasio ), notablemente en la pólvora, y mucho más adelante, como fertilizante,

Usos

¡ El gas del nitrógeno es adquirido para los propósitos industriales por la destilación fraccionaria del aire líquido, o por medios mecánicos usar el aire gaseoso (es decir membrana reversa a presión de la ósmosis o adsorción del oscilación de la presión). El nitrógeno comercial es a menudo un subproducto del aire-proceso para la concentración industrial de oxígeno para la acería y otros propósitos.

El gas del nitrógeno tiene una gran variedad de usos, incluyendo el servicio como reemplazo inerte para el aire donde está indeseable la oxidación ;
Para preservar la frescura de alimentos embalados o a granel (retrasando la rancidez y otras formas del daño oxidativo )
En las bombillas incandescentes ordinario como alternativa barata al argón
Encima de los explosivos líquidos para las medidas de seguridad
La producción electrónico parte por ejemplo los diodos de los transistores y los circuitos integrados * secado y presurizó, como un gas dieléctrico para el equipo de alto voltaje
La fabricación del acero inoxidable
El uso en sistemas militares del combustible de los aviones de reducir riesgo de incendios, considera el sistema de la neutralización
de relleno neumáticos automotores ref> de los aviones de y debido a su inercia y a la carencia de la humedad o de las calidades oxidativas, en comparación con el aire, aunque esto no es necesario para los automóviles del consumidor.

Las moléculas del nitrógeno son menos probables escaparse del interior de un neumático comparado con la mezcla tradicional del aire usada. El aire consiste sobre todo en el nitrógeno y el oxígeno . Las moléculas del nitrógeno tienen un diámetro eficaz más grande que las moléculas y por lo tanto el difuso del oxígeno a través de las sustancias porosas más lentamente.

El nitrógeno molecular, un gas diatómico, es conveniente dimerize en un polímero largo del nitrógeno linear cuatro. Esto es un fenómeno importante para entender los interruptores dieléctricos del nitrógeno de alto voltaje porque el proceso de la polimerización puede continuar alargando la molécula a las longitudes más largas inmóviles en presencia de un campo eléctrico intenso. Una niebla del polímero del nitrógeno de tal modo se crea. El segundo coeficiente virial de nitrógeno también demuestra este efecto mientras que la compresibilidad del gas del nitrógeno es cambiada por el proceso de la dimerización en las temperaturas moderadas y bajas.

Los tanques del nitrógeno también están substituyendo el dióxido de carbono como la fuente de la alimentación principal para los armas del paintball. La desventaja es que el nitrógeno se debe guardar en una presión más alta que el CO2, haciendo los tanques del N2 más pesados y más costosos.

Cerveza de Nitrogenated

Otro ejemplo de su flexibilidad es su uso como alternativa preferred al dióxido de carbono al presuriza los barriletes de de algunas cervezas de malto de las cervezas particularmente y británico Alés debido a las burbujas más pequeñas que produce, que hacen el pulidor dispensado de la cerveza y más embriagador. Un uso moderno de una cápsula piezosensible del nitrógeno conocida comúnmente como " " del aparato ; ahora permite que las cervezas cargadas nitrógeno sean empaquetadas en las latas y las botellas .

Nitrógeno líquido

considera también:

l nitrógeno líquido El nitrógeno líquido es un líquido criogénico . En la presión atmosférica, hierve en el − 196. Cuando está aislado en envases apropiados tales como frascos de Dewar puede ser transportado sin las pérdidas evaporativas de mucho .

Como el hielo seco, el uso principal del nitrógeno líquido está como refrigerante . Entre otras cosas, se utiliza en el Cryopreservation de la sangre, las células reproductivas (la esperma y el egg ), y otras muestras y materiales biológicos. También se utiliza en las trampas frías para cierto equipo de laboratorio. También se ha utilizado para refrescar las unidades centrales de proceso y otros dispositivos en las computadoras que son overclocked, y que producen más calor que durante la operación normal.

Papel biológico

ciclo de nitrógeno

El nitrógeno es partes esenciales de los aminoácidos y de los ácidos nucléicos que son esenciales para toda la vida en la tierra.

El nitrógeno molecular en la atmósfera no se puede utilizar directo por las plantas o los animales, y las necesidades de ser convertido en compuestos de nitrógeno, o " fijo, " para ser utilizado por vida. La precipitación contiene a menudo cantidades substanciales del amonio y nitrato, ambos probablemente un resultado de la fijación de nitrógeno al lado del relámpago y otros fenómenos eléctricos atmosféricos. Sin embargo, porque el amonio es conservado preferencial por el nitrato atmosférico en relación con del pabellón de bosque, la mayor parte de el nitrógeno fijo que alcanza la superficie del suelo debajo de árboles está bajo la forma de nitrato. El nitrato del suelo es asimilado preferencial por el amonio en relación con del suelo de las raíces del árbol.

Las bacterias específicas (e. Trifolium del rizobio ) poseen las enzimas de Nitrogenase que que pueden fijar el nitrógeno atmosférico (véase la fijación de nitrógeno ) en una forma (ion de amonio) que sea químicamente útil a organismos más altos. Este proceso requiere una gran cantidad de condiciones anóxicas de la energía y . Tales bacterias pueden estar libres en el suelo (e. azotobacteria ) pero existir normalmente en una relación simbiótica en los nódulos de raíz de las plantas leguminosas (e. trébol, especie del Trifolium, o la planta de la haba de soja, la glicocola máximo ). Las bacterias nitrificantes pueden ser simbióticas con un número de especie sin relación de la planta. Los ejemplos comunes son legumbres, alisos (Alnus ) spp., liquenes, el Casuarina, el Myrica, liverworts, y Gunnera del .

Como parte de la relación simbiótica, la planta convierte posteriormente el ion de amonio a los óxidos y a los aminoácidos de nitrógeno a las proteínas de la forma y a otras moléculas biológico útiles, tales como alcaloides . A cambio de el nitrógeno (fijo) usable, la planta secreta los azúcares a las bacterias simbióticas.

Algunas plantas pueden asimilar el nitrógeno directo bajo la forma de nitratos que puedan estar presentes en suelo de depósitos minerales naturales, de los fertilizantes artificiales, de la basura animal, o del decaimiento orgánico (como el producto de bacterias, pero no de bacterias asociadas específicamente a la planta). Los nitratos absorbentes de este modo son convertidos a los nitritos por la reductasa del nitrato del de la enzima, y entonces convertido al amoníaco por otra enzima llamó la reductasa del nitrito del .

Los compuestos de nitrógeno son bloques huecos básicos en la biología animal. Los animales utilizan los aminoácidos con nitrógeno de fuentes de la planta, como materias primas para toda la bioquímica animal nitrógeno-compuesta, incluyendo la fabricación de las proteínas y de los ácidos nucléicos . Algunos insectos de planta-alimentación son tan dependientes en el nitrógeno en su dieta, de que que varía la cantidad de fertilizante del nitrógeno aplicada a una planta pueden afectar al índice de reproducción de los insectos que alimentan en él.

El nitrato soluble es un factor de limitación importante en el crecimiento de ciertas bacterias en aguas del océano. En muchos lugares en el mundo, los fertilizantes artificiales que se aplicó a las cosecha-tierras a las producciones del aumento dan lugar a entrega de la salida del nitrógeno soluble a los océanos en las bocas de río. Este proceso puede dar lugar a la eutroficación del agua, como el crecimiento bacteriano nitrógeno-conducido agota el oxígeno del agua al punto que todos los organismos más altos mueren. " bien conocido; zone" muerto; las áreas de en el golfo de los E. costean y el el Mar Negro es debido a este proceso importante de la contaminación.

Muchas granes cantidades de la fabricación de los pescados de agua salada del óxido de la trimetilamina para protegerlas contra los efectos osmóticos del alto de su ambiente (la conversión de este compuesto a la dimetilamina es responsable del olor temprano en pescados de agua salada del unfresh: PMID 15186102). En animales, el óxido nítrico (NO) de la molécula del radical libre, que se deriva de un aminoácido, sirve como molécula reguladora importante para la circulación.

Metabolismo animal de NINGUNOS resultados en la producción del nitrito . El metabolismo animal del nitrógeno en proteínas da lugar generalmente a la excreción de la urea, mientras que el metabolismo animal de los ácidos nucléicos da lugar a la excreción de la urea y del ácido úrico . El olor característico del decaimiento animal de la carne es causado por las aminas de larga cadena con nitrógeno, tal como putrescina y cadaverina .

El decaimiento de organismos y de sus residuos puede producir pequeñas cantidades de nitrato, pero la mayoría del decaimiento vuelve eventual el contenido del nitrógeno a la atmósfera, como nitrógeno molecular.

Reacciones

El nitrógeno generalmente se considera unreactive. N₂ reacciona espontáneo con pocos reactivo, siendo resistente a los ácidos y a las bases así como los oxidantes y la mayoría de los reductants. Sin embargo reacciona con litio elemental en 1 atmosphre y temperatura ambiente. El litio quema en una atmósfera de N₂ para dar el nitruro del litio:
6 → 2 Li₃N de Li del
+ de N₂ El magnesio también reacciona de una manera similar, formando el nitruro del magnesio.
3 del
→ Mg₃N₂ del magnesio + de N₂ N₂ forma una variedad de aducciones con los metales de transición. El primer ejemplo de un Dinitrogen complejo es ²⁺ (véase la figura en la derecha). Tales compuestos son numerosos ahora, otros ejemplos incluyen IrCl (N₂) (PPh₃) ₂, W (N₂) ₂ ( Ph₂CH₂CH₂PPh₂ ) ₂, y ₂ (μ ₂, η ², η ² - N₂). Estos complejos ilustran cómo N₂ pudo atar a los metales en el Nitrogenase y al catalizador para el Haber-Bosch de proceso. Un proceso catalítico para reducir N₂ al amoníaco con el uso de un complejo del molibdeno en presencia de una fuente del protón fue publicado en 2005. Un ejemplo ocurrió poco antes el lanzamiento del primer misión en la que participa un trasbordador del espacio en el 1981, cuando sentido perdido dos técnicos y muerto después de que caminaran en un espacio situado en la plataforma móvil del lanzador de la lanzadera que fue presurizada con nitrógeno puro como precaución contra el fuego. Los técnicos habrían podido salir el cuarto si habían experimentado síntomas tempranos de la nitrógeno-respiración.

Cuando está inhalado en el alto nitrógeno de las presiones parciales (más que cerca de 3 atmósferas, encontradas en las profundidades debajo de cerca de 30 m en el buceo con escafandra ) comienza a actuar como agente anestésico. Puede causar la narcosis, un estado semi-anestesiado temporal del nitrógeno de la debilitación mental similar a ése causado por el óxido nitroso .

El nitrógeno también disuelve en la circulación sanguínea y las grasas de cuerpo, y la descompresión rápida (particularmente en el caso de los zambullidores que ascienden demasiado rápidamente, o de los astronautas que descomprimen demasiado rápidamente de la presión de la cabina a la presión del spacesuit) puede llevar a una condición potencialmente fatal llamada la enfermedad de descompresión (conocida antes como enfermedad de la compuerta flotante o más comunmente, el " bends"), cuando burbujea el nitrógeno forma en la circulación sanguínea, los nervios, los empalmes, y otras áreas sensibles o vitales.

Contacto de piel directo con la congelación severa (quemaduras criogénicas) de las causas del nitrógeno líquido dentro de segundos, aunque no inmediatamente en contacto, dependiendo de la forma de superficie líquida del nitrógeno (líquido contra la niebla) y del material nitrógeno-empapado (ropa o algodón empapada que hace un daño más rápido que un derramamiento del líquido directo pelar, que por algunos segundos es protegido por el efecto de Leidenfrost).

Ver también

Alimento
Nitrogenomics
NOx
TKN
Tetranitrogen

.

Zenithic

Ralph Bown

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