Azoto: differenze tra le versioni
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== Storia ==
{{Vedi anche|Daniel Rutherford}}
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|thumb|left|Attrezzatura utilizzata da Lavoisier per identificare l'azoto e l'ossigeno nell'aria.]]}}
La scoperta venne fatta nel [[1772]] e fu attribuita a [[Daniel Rutherford]], un [[Discepolo|allievo]] di [[Joseph Black]], nonostante fosse stato contemporaneamente identificato anche da [[Joseph Priestley]], [[Carl Scheele|Carl Wilhelm Scheele]] e [[Henry Cavendish]].<ref name=":2" />
Nel [[1958]] l'isotopo <sup>15</sup>N arricchito è stato utilizzato per dimostrare la [[Replicazione del DNA|replicazione semiconservativa del DNA]].<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Matthew|cognome=Meselson|nome2=Franklin W.|cognome2=Stahl|data=1958-07-15|titolo=The replication of DNA in
<i>Escherichia coli</i>|rivista=Proceedings of the National Academy of Sciences|volume=44|numero=7|pp=671–682|accesso=2025-03-20|doi=10.1073/pnas.44.7.671|url=https://doi.org/10.1073/pnas.44.7.671}}</ref>
Secondo alcune fonti, il termine fu coniato nel [[1787]] dal chimico francese [[Louis-Bernard Guyton-Morveau]]. Il [[Parola|nome]] "''nitrogène''" fu invece suggerito dal [[chimico]] [[Lingua francese|francese]] [[Jean-Antoine Chaptal]] nel [[1790]],<ref name=":0">{{Cita web|lingua=it|url=https://www.treccani.it/vocabolario/azoto/|titolo=Ażòto - Significato ed etimologia - Vocabolario|sito=Treccani|accesso=18 marzo 2025}}</ref> quando si scoprì che l'azoto era presente nell'[[acido nitrico]] e nei [[Nitrato|nitrati]]. [[Antoine-Laurent de Lavoisier|Antoine Lavoisier]] propose invece il nome "''azote''", dal [[Lingua greca antica|greco antico]]: ἀζωτικός, che significa "senza vita". In [[Lingua inglese|inglese]] si è conservata la denominazione ''nitrogen'',<ref>{{Cita libro|titolo=Il Sansoni inglese. Dizionario English-Italian, italiano-inglese. Ediz. bilingue. Con CD-ROM|edizione=5|editore=Rizzoli Larousse|ISBN=8852501576}}</ref> mentre in [[Lingua tedesca|tedesco]] viene chiamato ''stickstoff''.<ref>{{Cita libro|titolo=Tedesco-italiano, italiano-tedesco|collana=I Dizionari Sansoni|data=1989|editore=Sansoni|ISBN=978-88-383-0930-4}}</ref>
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=== Isotopi ===
{| class="wikitable"
|+Isotopi dell'azoto e loro caratteristiche
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|n.m.
|}
Sono noti due [[isotopo|isotopi]] stabili - <sup>14</sup>N (99,63%) e <sup>15</sup>N (0,37%)<ref name=":9">{{Cita libro|nome=Nathaniel E.|cognome=Ostrom|nome2=Peggy H.|cognome2=Ostrom|titolo=Nitrogen nitrogenisotopesisotopes|url=https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/1-4020-4496-8_215|accesso=18 marzo 2025|data=1998|editore=Springer Netherlands|lingua=en|pp=431–434|ISBN=978-1-4020-4496-0|doi=10.1007/1-4020-4496-8_215}}</ref> - e numerosi [[Radionuclide|radionuclidi]] con [[Emivita (fisica)|tempo di dimezzamento]] brevissimo.<ref>{{Cita web|url=https://physics.nist.gov/cgi-bin/Compositions/stand_alone.pl?ele=7&isotype=all|titolo=Atomic Weights and Isotopic Compositions for Nitrogen|sito=physics.nist.gov|accesso=18 marzo 2025}}</ref><ref>{{Cita web|url=https://www.nndc.bnl.gov//walletcards/search.html|titolo=Nuclear Wallet Cards Search|accesso=18 marzo 2025}}</ref> Il più comune degli isotopi stabili dell'azoto è il <sup>14</sup>N, nell'atmosfera infatti il rapporto <sup>15</sup>N:<sup>14</sup>N è pari a 0,3663 e di cui lo 0,73% è dato dall'[[Isotopomeri|isotopomero]] <sup>14</sup>N<sup>15</sup>N, mentre il resto è <sup>14</sup>N<sub>2</sub>.<ref name=":9" /> Questi due isotopi stabili partecipano a diversi processi chimici che vanno dai meccanismi di reazione enzimatica al [[ciclo biogeochimico]].<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Marion H.|cognome=O'Leary|data=1981-01|titolo=Carbon isotope fractionation in plants|rivista=Phytochemistry|volume=20|numero=4|pp=553–567|accesso=2025-03-20|doi=10.1016/0031-9422(81)85134-5|url=https://doi.org/10.1016/0031-9422(81)85134-5}}</ref><ref>{{Cita libro|nome=D.M.|cognome=Sigman|nome2=F.|cognome2=Fripiat|titolo=Nitrogen Isotopes in the Ocean|url=https://doi.org/10.1016/b978-0-12-409548-9.11605-7|accesso=2025-03-20|data=2019|editore=Elsevier|pp=263–278|ISBN=978-0-12-813082-7}}</ref> Le differenze nel rapporto tra i due isotopi di azoto nei vari composti sono principalmente una conseguenza della tendenza dell'isotopo leggero dell'azoto a reagire a una velocità maggiore rispetto all'isotopo pesante.<ref name=":9" /> Quattordici isotopi radioattivi sono stati identificati, ma hanno tempi di decadimento troppo brevi per essere utili in [[geochimica]]. Le variazioni degli isotopi stabili dell'azoto terrestre hanno origine da effetti [[Vibrazione|vibrazionali]] e sono quindi piuttosto limitate.<ref name=":25">{{Cita pubblicazione|nome=Yan-Kun|cognome=Xiang|nome2=Xu|cognome2=Dao|nome3=Meng|cognome3=Gao|data=2022-01-15|titolo=Nitrogen isotope characteristics and source apportionment of atmospheric ammonium in urban cities during a haze event in Northern China Plain|rivista=Atmospheric Environment|volume=269|pp=118800|accesso=2025-03-20|doi=10.1016/j.atmosenv.2021.118800|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1352231021006221}}</ref>
Gli isotopi dell'azoto vengono quasi esclusivamente misurati utilizzando l'N₂ come analita e spettrometri di massa a rapporto ionico con sorgente a gas ad impatto elettronico (IRMS) operanti in modalità di pompaggio dinamico (ossia, il campione viene o ionizzato, accelerato e rilevato o immediatamente eliminato). Storicamente, l'azoto veniva estratto dalla sua matrice, convertito quantitativamente in gas N₂, purificato utilizzando tecniche di estrazione sottovuoto offline e analizzato mediante spettrometria di massa a doppia entrata. La dimensione tipica del campione è >5 micromoli e la precisione sul d¹⁵N è migliore di 0,1‰ (1σ).
Il metodo storico per l'analisi di campioni solidi (es. rocce, minerali, suoli) – generalmente noto come combustione di Dumas – consiste nell'ossidare il campione in un tubo sigillato a circa 900 °C; eventuali ossidi di azoto vengono ridotti dal rame a circa 600 °C e CO₂, SO₂ e H₂O vengono separati dall'N₂ utilizzando azoto liquido o ossido di calcio (es., Kendall e Grim 1990). Attualmente, l'azoto può essere estratto con vari metodi, tra cui frantumazione, ablazione laser e riscaldamento con laser o forno (in condizioni ossidanti, inerti o riducenti), e purificato utilizzando tecniche di cromatografia a gas e/o tecniche chimiche e criogeniche. È anche interessante notare che gli isotopi di N e O dei nitrati vengono comunemente analizzati utilizzando batteri denitrificanti coltivati che rilasciano N₂O.
=== Reazioni nucleari ===
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Il [[Radionuclide|radioisotopo]] <sup>16</sup>N è il [[radionuclide]] dominante nel refrigerante dei [[Reattore nucleare ad acqua pressurizzata|reattori ad acqua pressurizzata]] o dei [[Reattore nucleare ad acqua bollente|reattori ad acqua bollente]] durante il normale funzionamento. È prodotto dall'<sup>16</sup>O (in acqua) attraverso la reazione (n, p). Ha una breve emivita di circa {{M|7,1|ul=s}}, ma durante il suo decadimento di ritorno all'<sup>16</sup>O produce [[Raggi gamma|radiazioni gamma]] ad alta energia (da 5 a {{M|7|ul=MeV}}), per cui l'accesso alla conduttura primaria del refrigerante in un reattore ad acqua pressurizzata deve essere segregato durante il funzionamento del reattore della centrale.<ref name=":10">{{Cita libro|autore=Karl Heinz Neeb|titolo=The Radiochemistry of Nuclear Power Plants with Light Water Reactors|anno=1997|editore=Walter de Gruyter|città=Berlino-New York|isbn=3-11-013242-7}}</ref> Il <sup>16</sup>N è uno dei principali mezzi usati per rilevare immediatamente anche le più piccole perdite dal ciclo primario del refrigerante e quello secondario del [[vapore]].<ref name=":10" />
* gonfiare gli [[pneumatico|pneumatici]] delle [[Automobile|automobili]] e degli [[Aeroplano|aerei]],<ref name=":12" />
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* il [[flussaggio]] di serbatoi e tubazioni industriali (il flusso di N<sub>2</sub> rimuove l'ossigeno con gli eventuali gas o fluidi combustibili o reattivi contenuti)
* causare ipossia nei condannati a morte in [[Alabama]] costretti a respirarlo attraverso una apposita maschera. La prima esecuzione con l'azoto avvenne il 22 gennaio 2024 nel carcere di [[Atmore (Alabama)|Atmore]] nei confronti di [[Kenneth Eugene Smith]], morto tra gli spasmi dopo 22 minuti di inalazione forzata del gas inerte.<ref>{{Cita web|url=https://www.wired.it/article/condanna-a-morte-azoto-puro-alabama/|titolo=La prima condanna a morte con l'azoto puro|autore=Giovanni Esperti|sito=Wired Italia|data=20 settembre 2023|lingua=it|accesso=15 luglio 2024}}</ref>
=== Applicazioni degli isotopi dell'azoto ===
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=2025-03-20|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>
Il rapporto isotopico δ<sup>15</sup>N dei [[Cloruro d'ammonio|sali di ammonio]] atmosferici può essere misurato per rintracciarne l'origine rappresentando un valido elemento per il tracciamento delle fonti [[Inquinante|inquinanti]], poiché i valori di δ<sup>15</sup>N dell'NH<sub>3</sub> emesso da fonti diverse sono differenti.<ref name=":25" />
Composti arricchiti artificialmente con <sup>15</sup>N sono comunemente usati negli studi di [[fisiologia vegetale]] e agricoltura per stabilire meccanismi biochimici dettagliati (es. identificare e quantificare i percorsi biologici e chimici tra questi pool di azoto).<ref>{{Cita libro|nome=Pierre|cognome=Cartigny|nome2=Vincent|cognome2=Busigny|titolo=Nitrogen Isotopes|url=https://doi.org/10.1007/978-3-319-39193-9_197-1|accesso=2025-03-20|data=2017-11-27|editore=Springer International Publishing|pp=1–13|ISBN=978-3-319-12127-7}}</ref>
Il <sup>13</sup>N viene utilizzato negli studi medici per la [[tomografia a emissione di positroni]] (PET). È necessario che il <sup>13</sup>N venga prodotto in loco in un [[ciclotrone]], con la sintesi di <sup>13</sup>NH<sub>3</sub>, che viene poi iniettato nel paziente per l'imaging PET. Questo consente di dedurre un gran numero di [[Parametri vitali|parametri]] [[Cuore|cardiaci]] ([[Sangue|flusso sanguigno]], volume dei [[Ventricolo cardiaco|ventricoli]]) e, se presenti, eventuali anomalie cardiache.<ref name=":25" />
== Precauzioni ==
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