Azoto: differenze tra le versioni

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A partire dal [[1500]] gli [[Scienziato|scienziati]] iniziarono a proporre l'[[idea]] della presenza in un altro [[gas]] nell'[[atmosfera]] oltre all'[[ossigeno]] e all'[[anidride carbonica]], ma non furono in grado di provarlo fino al [[1700]].<ref name=":2">{{Cita web|lingua=en|url=https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Inorganic_Chemistry/Inorganic_Chemistry_(LibreTexts)/08:_Chemistry_of_the_Main_Group_Elements/8.09:_The_Nitrogen_Family/8.9.02:_Chemistry_of_Nitrogen_(Z7)|titolo=8.9.2: Chemistry of Nitrogen (Z=7)|sito=Chemistry LibreTexts|data=5 agosto 2022|accesso=18 marzo 2025}}</ref>

{{dx|[[File:Lavoisier decomposition air.png|thumbmin|leftsinistra|Attrezzatura utilizzata da Lavoisier per identificare l'azoto e l'ossigeno nell'aria.]]}}

Fu ottenuto negli [[anni 1760]] sia da [[Henry Cavendish]] che da [[Joseph Priestley]], rimuovendo l'[[ossigeno]] dall'[[aria]]. Notarono che l'azoto era in grado di spegnere una [[Candela (illuminazione)|candela]] accesa e che un [[Mus musculus|topo]] che respirava quel gas moriva rapidamente. Nessuno dei due, però, dedusse che fosse un elemento. La prima persona a suggerirlo fu un [[Giovinezza|giovane]] [[studente]], [[Daniel Rutherford]], nella sua [[tesi]] di [[Dottorato di ricerca|dottorato]] del [[settembre]] [[1772]] a [[Edimburgo]], in [[Scozia]].<ref name=":28" />

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== Abbondanza e disponibilità ==

{{dx|[[File:Northern Lights 02.jpg|thumbmin|uprightverticale=1.4|leftsinistra|[[Aurora boreale]]: la colorazione blu è dovuta all'azoto, mentre la colorazione verde è dovuta all'ossigeno.]]}}

=== Abbondanza ===

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==== Spettro UPS ====

[[File:UPS azoto mod.gif|thumbmin|Spettro UPS di N₂]]

Il primo picco che si osserva nello [[spettroscopia fotoelettronica|spettro fotoelettronico]] UPS He I, quello a {{M|15,59|ul=eV}}, porta a N₂⁺ (²Σ{{apici e pedici|b=g|p=+}}) strappando un elettrone dall'orbitale σ_g2p. Mostra una struttura vibrazionale molto modesta, vi è solo un debole picco secondario distanziato dal primo di circa 0,267&nbsp;eV, quindi la costante vibrazionale di N{{apici e pedici|b=2|p=+}}(²Σ{{apici e pedici|b=g|p=+}}) è 1906,87 N m⁻¹. È un valore inferiore a quello di N₂ ma ancora elevato, sintomo del fatto che il contributo legante dell'orbitale σ_g2p è scarso.<ref name=":31">{{Cita pubblicazione|nome=Alf|cognome=Lofthus|nome2=Paul H.|cognome2=Krupenie|data=1º gennaio 1977|titolo=The spectrum of molecular nitrogen|rivista=Journal of Physical and Chemical Reference Data|volume=6|numero=1|pp=113–307|accesso=21 marzo 2025|doi=10.1063/1.555546|url=https://pubs.aip.org/aip/jpr/article-abstract/6/1/113/242180/The-spectrum-of-molecular-nitrogen?redirectedFrom=fulltext}}</ref>

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=== Termodinamiche ===

[[File:P-v-Diagramm N2.jpg|thumbmin|uprightverticale=1.6|[[Diagramma p-V]] dell'azoto]]

{| class="wikitable"

| colspan=2 style="background:#BDBEB3; text-align:center"|'''Caratteristiche termodinamiche di N₂'''<ref>{{Cita web|url=https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C7727379&Mask=1E9F#Thermo-Gas|titolo=NIST Chemistry WebBook, SRD 69 - Nitrogen|accesso=20 marzo 2025}}</ref>

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Nonostante non abbiano significato fisico, i [[Stato di ossidazione|numeri di ossidazione]] sono spesso impiegati, soprattutto in ambito didattico, per razionalizzare la chimica degli elementi e per bilanciare le reazioni di [[ossidoriduzione]]. L'azoto in questo senso è uno degli elementi che presenta la maggior varietà, adottando tutti i valori da −3 a +5.<ref>{{Cita web|lingua=en|url=https://www.britannica.com/science/nitrogen-group-element/Variations-in-bonding-capacity|titolo=Nitrogen group element - Bonding Capacity, Variations, Properties {{!}} Britannica|accesso=22 marzo 2025}}</ref> Uno strumento efficace per visualizzare le stabilità [[termodinamica|termodinamiche]] relative dei diversi stati di ossidazione in [[soluzione acquosa]] può essere fornita da un [[diagramma di Frost]]:<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Andrea|cognome=Pasquale|nome2=Maria Assunta|cognome2=Chiacchio|nome3=Federico|cognome3=Acciaretti|data=2024-03|titolo=The oxidation of d ‐galactose into mucic acid (galactaric acid): experimental and computational insights towards a bio‐based platform chemical|rivista=Asian Journal of Organic Chemistry|volume=13|numero=3|lingua=en|accesso=22 marzo 2025|doi=10.1002/ajoc.202300649|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ajoc.202300649}}</ref>

[[File:Frost azoto smallsize.gif|centercentro|500pxmin|verticale=2]]

Specie chimiche che hanno elevata stabilità termodinamica rispetto a numerose reazioni (che dunque spesso possono favorire le reazioni che le vedono come prodotti, vengono talvolta chiamate [[pozzi termodinamici]]. Fra queste si possono annoverare CO₂, H₂O, <nowiki>NaCl</nowiki> e appunto N₂. Questa caratteristica dell'azoto è l'aspetto più evidente del diagramma. È però necessario osservare che la formazione di N₂ è [[Cinematica|cineticamente]] sfavorita, e quasi sempre la riduzione di nitrati e nitriti si ferma a NO₂ o NO, talvolta anche procedere fino a NH{{apici e pedici|b=4|p=+}}.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Richard T.|cognome=Jacobsen|nome2=Richard B.|cognome2=Stewart|data=1º ottobre 1973|titolo=Thermodynamic Properties of Nitrogen Including Liquid and Vapor Phases from 63 K to 2000 K with Pressures to 10,000 Bar|rivista=Journal of Physical and Chemical Reference Data|volume=2|numero=4|pp=757–922|accesso=22 marzo 2025|doi=10.1063/1.3253132|url=https://pubs.aip.org/aip/jpr/article-abstract/2/4/757/241463/Thermodynamic-Properties-of-Nitrogen-Including?redirectedFrom=fulltext}}</ref><br />Si può notare che la chimica redox dei composti dell'azoto è significativamente influenzata dal [[pH]], in particolare nitrati e nitriti, che a pH bassi sono forti ossidanti, perdono quasi totalmente il loro potere ossidante in ambiente alcalino.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Denis|cognome=Johnson|nome2=Abdoulaye|cognome2=Djire|data=2023|titolo=Effect of pH on the Electrochemical Behavior and Nitrogen Reduction Reaction Activity of Ti2N Nitride MXene|rivista=Advanced Materials Interfaces|volume=10|numero=10|pp=2202147|lingua=en|accesso=22 marzo 2025|doi=10.1002/admi.202202147|url=https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admi.202202147}}</ref>

[[File:Nitrogen-fixing cyanobacteria.png|miniaturamin|Azotofissazione nei cianobatteri]]

=== Azotofissazione ===

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== Applicazioni ==

Circa il 90% dell'azoto prodotto oggi viene utilizzato per fornire un'atmosfera inerte per processi o reazioni sensibili all'ossigeno, come la produzione dell'[[acciaio]], la [[Raffineria di petrolio|raffinazione del petrolio]] e il [[Confezionamento degli alimenti|confezionamento di alimenti]] e [[Farmaco|prodotti farmaceutici]].<ref name=":24" />

[[File:Ammonium nitrate 33,5 EC-fertilizer by Borealis.jpg|alt=Fertilizzante al nitrato d'ammonio|sinistra|miniaturamin|Fertilizzante al nitrato d'ammonio]]

=== Fertilizzanti ===

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* fertilizzanti azotati contenenti ammonio (NH4-N): [[Solfato d'ammonio|(NH₄)₂SO]]₄ (20% N), [[Cloruro d'ammonio|NH₄Cl]] (24-26% N), ammoniaca anidra (82% N)

* fertilizzanti azotati contenenti sia NH4 che NO3-N: [[Nitrato d'ammonio|NH₄NO₃]] (33-34% N), nitrato di calcio e ammonio (20% N)

* fertilizzanti amidici che sono la forma organica di fertilizzanti contenenti azoto (N)[[File:Fistful of liquid nitrogen Nathan Myhrvold magical science dinner (26516294393).jpg|miniaturamin|Applicazioni dell'azoto liquido nella ristorazione]]

=== Applicazioni criogeniche dell'azoto liquido ===

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=== Elettronica ===

[[File:Transistors.agr.jpg|alt=Transistor|miniaturamin|Transistor]]

Nella produzione di componenti elettronici come [[transistor]], [[diodo|diodi]] e [[circuito integrato|circuiti integrati]] si usa l'azoto sia come gas vettore dei gas di processo, sia per la creazione di atmosfere inerti durante i trattamenti termici. Il [[grafene]] drogato con azoto ha un'eccezionale [[conduttività elettrica]] ed è un materiale altamente [[Rigidezza|flessibile]], qualità che lo rendono il materiale ideale per i [[Elettronica|dispositivi elettronici]] flessibili e indossabili del futuro.<ref name=":39">{{Cita libro|titolo=Nitrogen: From Discovery to Modern Energy Applications.|url=https://www.google.it/books/edition/Nitrogen/3OcfEQAAQBAJ?hl=it&gbpv=0|anno=2024|editore=SolveForce|città=Sudafrica}}</ref>

I [[transistor a effetto di campo]] realizzati con [[nanomateriali]] al carbonio drogato con azoto mostrano un'elevata [[mobilità elettrica]] ed elevate capacità di variazione della [[velocità]]; vengono utilizzati nei [[Conduttore elettrico|conduttori]] [[Trasparenza e traslucenza|trasparenti]] dei [[Monitor (computer)|monitor]] e dei [[touch screen]]. Al contempo i materiali nanocompositi potenziati all'azoto sono allo studio per essere applicati nell'[[elettronica stampata]] e nei [[transistor a film sottile]].<ref name=":39" />

[[File:Solar cell.png|alt=Cella fotovoltaica|sinistra|miniaturamin|Cella fotovoltaica]]

=== Fotonica ===

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=== Medicina e industria farmaceutica ===

[[File:CryoTherapy chamberr.jpg|miniaturamin|Camera crioterapica]]

Le applicazioni dell'azoto nell'industria farmaceutica sono molteplici e varie, ad esempio viene usato:<ref>{{Cita libro|autore=Fabris, L.|autore2=Rigamonti, A.|titolo=La fabbricazione industriale dei medicinali.|url=https://www.google.it/books/edition/La_fabbricazione_industriale_dei_medicin/q-INEAAAQBAJ?hl=it&gbpv=0|anno=2019|editore=Società Editrice Esculapio|città=Italia}}</ref>

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=== Altre applicazioni dell'azoto molecolare ===

[[File:Oil platform P-51 (Brazil).jpg|alt=Piattaforma petrolifera|sinistra|miniaturamin|Piattaforma petrolifera]]

Viene anche usato per:

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=== Applicazioni degli isotopi dell'azoto ===

[[File:PET-MIPS-anim.gif|alt=PET|miniaturamin|PET]]

Gli isotopi dell'azoto vengono principalmente utilizzati nei campi degli studi ambientali e [[Paleoambiente|paleoambientali]], della [[diagenesi]] dei sedimenti, della formazione ed evoluzione del suolo, negli studi [[Archeologia|archeologici]] e sulla [[dieta paleolitica]].<ref>{{Cita libro|nome=Pierre|cognome=Cartigny|nome2=Vincent|cognome2=Busigny|titolo=Nitrogen Isotopes|url=https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/978-3-319-39312-4_197|accesso=20 marzo 2025|data=2018|editore=Springer International Publishing|lingua=en|pp=991–1003|ISBN=978-3-319-39312-4|doi=10.1007/978-3-319-39312-4_197}}</ref>