Azoto: differenze tra le versioni

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La componente primaria viene prodotta durante il terzo evento di [[Dragaggio (astronomia)|dragaggio]], che si verifica lungo la fase di [[ramo asintotico delle giganti]] (AGB), se la combustione nucleare alla base dell'involucro [[Convezione|convettivo]] è efficiente.<ref>{{Cita pubblicazione|autore=Renzini A.|autore2=Voli M.|anno=1981|titolo=A&A|volume=94|numero=175}}</ref> La componente di azoto secondario aumenta con la [[metallicità]]. Essendo un prodotto del [[ciclo del carbonio-azoto-ossigeno]], l'azoto si forma a spese del [[carbonio]] e dell'ossigeno presenti nella stella.<ref name=":3" />

L'azoto [[solido]] costituisce grande parte della superficie di [[Plutone (astronomia)|Plutone]], dove si mescola con [[monossido di carbonio]] solido e [[metano]], e della [[luna]] [[Nettuno (astronomia)|nettuniana]] [[Tritone (astronomia)|Tritone]]. Su Plutone è stato osservato direttamente per la prima volta nel [[luglio]] [[2015]] dalla [[sonda spaziale]] [[New Horizons]], mentre su Tritone è stato osservato direttamente dalla sonda spaziale [[Voyager 2]] nell'[[agosto]] [[1989]].<ref>{{Cita news|lingua=en|autore=NASA|titolo=Pluto's mysterious floating hills|pubblicazione=|data=2016-02-04}}</ref><ref>"Flowing nitrogen ice glaciers seen on surface of Pluto after New Horizons flyby". ''ABC''. 25 July 2015.</ref><ref>{{Cita libro|titolo=Encyclopedia of the solar system|accesso=2025-03-21|edizione=Third edition|data=2014|editore=Elsevier|ISBN=978-0-12-416034-7}}</ref>

==== Atmosfera ====

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== Allotropi ==

L'unico [[allotropia (chimica)|allotropo]] rilevato in natura è la [[molecola]] diatomica o biatomica N₂. Gli allotropi dell'azoto (N_n) oltre l'azoto molecolare sono considerati candidati promettenti per lo sviluppo di [[materiali ad alta densità energetica]] (HEDMs) perché rilasciano enormi quantità di energia durante la dissociazione in N₂ gassoso.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Peter|cognome=Schreiner|nome2=Weiyu|cognome2=Qian|nome3=Artur|cognome3=Mardyukov|data=2024-09-30|titolo=Hexanitrogen (N6): A Synthetic Leap Towards Neutral Nitrogen Allotropes|accesso=2025-03-21|doi=10.21203/rs.3.rs-5112084/v1|url=https://www.researchsquare.com/article/rs-5112084/v1}}</ref> Tuttavia questi allotropi superiori sono considerati altamente instabili, specialmente quando sono [[Neutralizzazione (chimica)|neutri]] e possiedono un [[Numeri pari e dispari|numero pari]] di elettroni.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Oleg V.|cognome=Mikhailov|data=2022-03-04|titolo=Molecular and Electronic Structures of Neutral Polynitrogens: Review on the Theory and Experiment in 21st Century|rivista=International Journal of Molecular Sciences|volume=23|numero=5|pp=2841|accesso=2025-03-21|doi=10.3390/ijms23052841|url=https://doi.org/10.3390/ijms23052841}}</ref>

L'unico [[allotropia (chimica)|allotropo]] rilevato in natura è la [[molecola]] diatomica o biatomica N₂. Di norma è chiamato semplicemente "azoto", ma le seguenti diciture sono molto più chiare: azoto molecolare, azoto biatomico o diazoto.

Di conseguenza, negli ultimi [[70 (numero)|70]] anni circa, sono stati rilevati sperimentalmente solo due esempi. Il [[Radicale libero|radicale]] azoturo (•N3), identificato per la prima volta nel [[1956]] come specie neutra libera in fase gassosa attraverso la [[spettroscopia rotazionale]], con una durata di vita di soli pochi [[Millisecondo|millisecondi]].<ref>{{Cita pubblicazione|data=1956-04-10|titolo=The detection of free radicals in the high intensity photolysis of hydrogen azide|rivista=Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences|volume=235|numero=1200|pp=143–147|accesso=2025-03-21|doi=10.1098/rspa.1956.0071|url=https://doi.org/10.1098/rspa.1956.0071}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=R. A.|cognome=Beaman|nome2=T.|cognome2=Nelson|nome3=D. S.|cognome3=Richards|data=1987-11|titolo=Observation of azido radical by laser-induced fluorescence|rivista=The Journal of Physical Chemistry|volume=91|numero=24|pp=6090–6092|accesso=2025-03-21|doi=10.1021/j100308a006|url=https://doi.org/10.1021/j100308a006}}</ref>

Dal [[1890]] è nota la [[specie chimica]] N{{apici e pedici|b=3|p=−}}, chiamato [[ione]] [[azoturo]]. Tende a formare composti esplosivi con metalli: gli [[azoturo|azoturi]] di [[piombo]], [[Mercurio (elemento chimico)|mercurio]] e [[bario]], per esempio, vengono impiegati nelle capsule di [[detonazione]].

Nel [[2002]], il [[tetranitrogeno]] (N₄) è stato identificato indirettamente tramite [[spettrometria di massa di neutralizzazione-ionizzazione]] (NRMS), con una durata di vita di pochi [[Microsecondo|microsecondi]] in fase gassosa a 298 K.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=F.|cognome=Cacace|nome2=G.|cognome2=de Petris|nome3=A.|cognome3=Troiani|data=2002-01-18|titolo=Experimental Detection of Tetranitrogen|rivista=Science|volume=295|numero=5554|pp=480–481|accesso=2025-03-21|doi=10.1126/science.1067681|url=https://doi.org/10.1126/science.1067681}}</ref> L'intermediazione di una specie N₆ è stata ipotizzata nel [[1970]] nel decadimento dei radicali azoturo in soluzione acquosa, ma non sono state fornite prove spettroscopiche definitive.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Elie|cognome=Hayon|nome2=Miomir|cognome2=Simic|data=1970-12|titolo=Absorption spectra and kinetics of the intermediate produced from the decay of azide radicals|rivista=Journal of the American Chemical Society|volume=92|numero=25|pp=7486–7487|accesso=2025-03-21|doi=10.1021/ja00728a049|url=https://doi.org/10.1021/ja00728a049}}</ref>

Recentemente è stata riportata la sintesi della specie N{{apici e pedici|b=5|p=+}} detta [[pentazenio]] in ambiente [[superacido]]<ref>{{cita web|url=http://www.chimdocet.it/inorganica/file35.htm|titolo=Attivazione dell'azoto|accesso=9 luglio 2020|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20210815071213/http://www.chimdocet.it/inorganica/file35.htm|urlmorto=sì}}</ref>. {{Senza fonte|Nonostante appaia piuttosto rischioso, il prossimo passo potrebbe essere la combinazione di N{{apici e pedici|b=3|p=−}} e N{{apici e pedici|b=5|p=+}} per preparare un "sale" che contenga solo azoto. Sarebbe sorprendente scoprire che una tale forma allotropica dell'azoto è stabile.

È stata inoltre ipotizzata l'esistenza di [[cluster (chimica)|cluster]] di atomi di azoto simili ai [[fullereni]] sulla base di calcoli quantomeccanici. Risulta però difficoltoso verificare sperimentalmente l'esistenza di questi cluster.<!--troppo discordante rispetto ad en.wiki (vedi per fonti, vedi anche Pentazenium) adesso come adeesso potrebbe essere RO. Oltretutto l'italiano era scadente: la proposizione relativa era inconsistente.-->}}

== Metodi di preparazione ==

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<chem>2 NaN3(s) -> 2Na(l) + 3N2(g)</chem>

In laboratorio l'azoto viene generalmente preparato sottoponendo l'aria all'azione di corpi capaci di assorbire l'ossigeno senza però assorbire l'azoto, tra questi la migliore è la [[combustione]] del [[fosforo]]. In una capsula di [[porcellana]] che galleggia sull'acqua viene messo un pezzettino di fosforo che si accende toccandolo con un corpo caldo, quindi si copre la capsula con una [[campana]] di [[vetro]]. Il fosforo arde per alcuni secondi poi si formano dei [[Fumo|fumi]] [[Bianco|bianchi]] dovuti all'[[anidride fosforica]] che scompaiono a poco a poco essendo assorbiti dall'acqua. Ciò che rimane nella campana è solamente l'azoto. Al posto del fosforo è possibile utilizzare, sempre a [[temperatura ambiente]], [[polisolfuro potassico]] o [[pirogallolo]].<ref name=":30">{{Cita libro|autore=Gabba, L.|titolo=Trattato elementare di chimica inorganica ed organica: ad uso degli istituti tecnici, delle università, delle scuole d'applicazione professionali.|url=https://www.google.it/books/edition/Trattato_elementare_di_chimica_inorganic/WHi34Tb07mYC?hl=it&gbpv=0|anno=1884|editore=Francesco Vallardi|città=Italia}}</ref>

In [[laboratorio]] N₂ si può ottenere sottraendo O₂ all'aria facendola passare attraverso fili di [[rame]] al calor rosso; si può anche, e questa è un'area di ricerca in forte crescita, separare N₂ e O₂ sfruttando membrane permeabili all'ossigeno biatomico ma non all'azoto biatomico. L'azoto atomico può essere prodotto da N₂, a bassa pressione, con scariche elettriche.

Si può ottenere azoto puro facendo passare l'aria sopra una [[tornitura]] di [[rame]] portata al calor [[rosso]] in un [[tubo]] di vetro: il rame si combina con l'ossigeno formando [[Ossido rameoso|ossido di rame]] che rimane nel tubo mentre l'azoto fuoriesce.<ref name=":30" />

Un altro metodo è la [[decomposizione (chimica)|decomposizione]] termica di alcuni sali che contengono l'azoto, per esempio:

:<chem>NH4NO2(aq) -> N2(g) + 2H2O</chem>

Se si vuole ottenere N₂ a maggior grado di purezza, si sfrutta la decomposizione termica di un [[azoturo]] di un [[metallo]] alcalino o alcalino terroso:

:<chem> 2NaN3(s) -> 3N2(g) + 2Na(s) </chem>

Nell'industria viene ottenuto esclusivamente dalla [[distillazione]] frazionata dell'[[aria]] liquida. Di norma l'azoto molecolare N₂ che ne risulta contiene impurezze in ppm, soprattutto Ar e O₂, in misura più o meno significativa a seconda dei metodi impiegati e della qualità dell'impianto di produzione; le moderne [[colonne di frazionamento]] garantiscono purezze superiori al 99,9995%, dato che soddisfa la maggior parte delle necessità.

Oltre all'aria anche altre sostanze possono essere usate per produrre azoto puro; diversi composti azotati cedono parte o tutto l'azoto presente quando vengono scaldati o sottoposti all'azione di certi corpi. Ad esempio, si può ottenere l'azoto sottoponendo l'ammoniaca all'azione di forti [[Ossidante|ossidanti]] (es. [[Ipoclorito|ipocloriti]] o [[permanganato di potassio]]), quello più utilizzato è il [[cloro]]. Il cloro si combina con l'azoto dell'ammoniaca e forma acido cloridrico e si libera l'azoto:<ref name=":30" />

Tra i metodi di purificazione (tesi a ridurre il tenore di O₂), resi oggi obsoleti dal miglioramento delle colonne di frazionamento, si annoveravano:

# la reazione con piccole quantità di [[idrogeno]] su [[catalizzatore]] di [[platino]];

# il passaggio del gas su [[rame]] al calor rosso;

# il passaggio del gas attraverso soluzione [[Riduzione (chimica)|riducente]] (p.e.contenente V²⁺ o Cr²⁺).

<chem>2 NH3 + 3 Cl2 -> N2 + 6HCl</chem>

<chem>6 HCl + 6 H2N -> 6NH4Cl</chem>

Un altro metodo è la [[decomposizione (chimica)|decomposizione]] termica di alcuni sali che contengono l'azoto, per esempio:<ref name=":30" />

:<chem>NH4NO2(aq) -> N2(g) + 2H2O</chem>

== Caratteristiche fisiche e chimico-fisiche ==

In [[condizioni standard]] e allo [[Stato quantico|stato puro]], l'azoto si presenta sotto forma di [[gas]] incolore, inodore, insapore e [[Inerte (chimica)|inerte]].<ref name=":11">{{Cita web|lingua=en|autore=PubChem|url=https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/nitrogen|titolo=Nitrogen|sito=pubchem.ncbi.nlm.nih.gov|accesso=19 marzo 2025}}</ref><ref>{{Cita web|lingua=en|url=https://go.drugbank.com/drugs/DB09152|titolo=Nitrogen|sito=go.drugbank.com|accesso=19 marzo 2025}}</ref> Più leggero dell'acqua, l'azoto molecolare [[Principio di Archimede|galleggia]].<ref name=":12" /> Il suo [[Coefficiente di ripartizione (chimica)|coefficiente di ripartizione]] [[1-ottanolo|ottanolo]]-[[acqua]] è pari a 0,1,<ref name=":11" /> mentre la [[solubilità]] in acqua si attesta pari a 1,81 x 10⁺⁴ [[Grammo|mg]]/L a 21 [[Grado Celsius|°C]].<ref>{{Cita pubblicazione|nome=CHARLES S.|cognome=VENABLE|nome2=TYLER.|cognome2=FUWA|data=1º febbraio 1922|titolo=The Solubility of Gases in Rubber and Rubber Stock and Effect of Solubility on Penetrability|rivista=Journal of Industrial &amp; Engineering Chemistry|volume=14|numero=2|pp=139–142|accesso=19 marzo 2025|doi=10.1021/ie50146a022|url=https://doi.org/10.1021/ie50146a022}}</ref> L'azoto risulta inoltre: insolubile in [[etanolo]],<ref name=":16" /> lievemente solubile in [[Alcoli|alcol]]<ref>{{Cita pubblicazione|data=20 marzo 2007|titolo=Hawley's Condensed Chemical Dictionary, 15th ed By Richard J. Lewis, Sr. John Wiley &amp; Sons, Inc.:  Hoboken, NJ. 2007. x + 1380 pp. $150.00. ISBN 978-0-471-76865-4.|rivista=Journal of the American Chemical Society|volume=129|numero=16|pp=5296–5296|accesso=19 marzo 2025|doi=10.1021/ja0769144|url=https://doi.org/10.1021/ja0769144}}</ref> e solubile in [[ammoniaca]].<ref name=":14" />

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|style="text-align:center"|1,77

|}

Sia la configurazione elettronica MO che le teorie elementari della valenza sono concordi nel ritenere l'[[ordine di legame]] dell'azoto molecolare (N₂) uguale a 3. Ciò è coerente con gli elevati valori dell'energia di [[dissociazione (chimica)|dissociazione]] e della costante vibrazionale.

=== Spettro UPS ===

[[File:UPS azoto mod.gif|thumb|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.

Il secondo picco, che porta a N{{apici e pedici|b=2|p=+}} (²Π_u), presenta invece una struttura vibrazionale molto marcata. Si può notare che il picco più intenso della serie è quello del primo stato vibrazionale eccitato, il che significa che la distanza di legame in N{{apici e pedici|b=2|p=+}} (²Π_u) è sensibilmente superiore a quella di N₂ (¹Σ{{apici e pedici|b=g|p=+}}). L'espulsione di un elettrone π_u2p comporta quindi un importante indebolimento del legame, come si può anche dedurre dalla separazione dei livelli vibrazionali di N{{apici e pedici|b=2|p=+}} (²Π_u) che è di circa 0,224&nbsp;eV, con una costante vibrazionale che questa volta diminuisce decisamente (1351,46&nbsp;N m⁻¹).

L'ultimo picco che si può osservare in UPS è a 18,75 eV, porta a N{{apici e pedici|b=2|p=+}} (²Σ{{apici e pedici|b=u|p=+}}), la struttura vibrazionale è simile a quella del primo picco, questa volta la separazione dei livelli vibrazionali è 0,296&nbsp;eV e quindi la costante vibrazionale uguale a {{tutto attaccato|2356,35 N m⁻¹.}} È un valore superiore a quello di N₂ (¹Σ{{apici e pedici|b=g|p=+}}) e infatti l'elettrone espulso proviene da un orbitale debolmente antilegante (σ_u^*2s).

=== Spettroscopiche ===

{| class="wikitable"

| colspan="2" style="background:#BDBEB3; text-align:center" |'''Caratteristiche spettroscopiche di N₂'''

|-

| style="text-align:left" |[[Costante rotazionale]] ¹⁴N₂ (cm⁻¹)

| style="text-align:center" |1,9987

|-

| style="text-align:left" |[[Costante della distorsione centrifuga|Costante della distorsione centrifuga al 1º ordine]] (cm⁻¹)

| style="text-align:center" |{{Val|5,744e-6}}

|-

| style="text-align:left" |[[Frequenza vibrazionale|Frequenza vibrazionale fondamentale]] ¹⁴N₂ (cm⁻¹)

| style="text-align:center" |2358,07

|-

| style="text-align:left" |[[Energia di punto zero]] ¹⁴N₂

| style="text-align:center" |{{M|0,1462|ul=eV}}

|-

| style="text-align:left" |[[Costante vibrazionale]] ¹⁴N₂ (N&nbsp;m⁻¹)

| style="text-align:center" |2293,8

|-

| style="text-align:left" |[[Termine spettroscopico]]

| style="text-align:center" |⁴S^o_3/2

|}

Mentre lo [[Spettroscopia Raman|spettro rotazionale Raman]] della molecola ¹⁴N¹⁵N, di simmetria C_∞v, presenta intensità concordi con quanto ci si aspetterebbe dalla distribuzione di [[Ludwig Boltzmann|Boltzmann]], la molecola ¹⁴N₂, di simmetria D_∞h, mostra le tipiche alternanze (in questo caso I = 1 quindi J_dispari: J_pari = 1: 2) dovute alla [[statistica nucleare]] che possono essere interpretate solo alla luce del [[principio di Pauli]].<ref>{{Cita pubblicazione|nome=D. V.|cognome=Petrov|nome2=I. I.|cognome2=Matrosov|nome3=D. O.|cognome3=Sedinkin|data=2018-01-01|titolo=Raman Spectra of Nitrogen, Carbon Dioxide, and Hydrogen in a Methane Environment|rivista=Optics and Spectroscopy|volume=124|numero=1|pp=8–12|lingua=en|accesso=2025-03-21|doi=10.1134/S0030400X18010137|url=https://link.springer.com/article/10.1134/S0030400X18010137}}</ref>

Il piccolo valore della costante al 1º ordine della correzione centrifuga e l'elevata costante vibrazionale sono indici di una notevole rigidità della molecola e sono coerenti con l'elevata energia di legame e con l'ordine di legame uguale a 3.<br />

Mentre lo [[Spettroscopia Raman|spettro rotazionale Raman]] della molecola ¹⁴N¹⁵N, di simmetria C_∞v, presenta intensità concordi con quanto ci si aspetterebbe dalla distribuzione di [[Ludwig Boltzmann|Boltzmann]], la molecola ¹⁴N₂, di simmetria D_∞h, mostra le tipiche alternanze (in questo caso I = 1 quindi J_dispari: J_pari = 1: 2) dovute alla [[statistica nucleare]] che possono essere interpretate solo alla luce del [[principio di Pauli]].

==== Spettro UPS ====

[[File:UPS azoto mod.gif|thumb|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=1977-01-01|titolo=The spectrum of molecular nitrogen|rivista=Journal of Physical and Chemical Reference Data|volume=6|numero=1|pp=113–307|accesso=2025-03-21|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>

Il secondo picco, che porta a N{{apici e pedici|b=2|p=+}} (²Π_u), presenta invece una struttura vibrazionale molto marcata. Si può notare che il picco più intenso della serie è quello del primo stato vibrazionale eccitato, il che significa che la distanza di legame in N{{apici e pedici|b=2|p=+}} (²Π_u) è sensibilmente superiore a quella di N₂ (¹Σ{{apici e pedici|b=g|p=+}}). L'espulsione di un elettrone π_u2p comporta quindi un importante indebolimento del legame, come si può anche dedurre dalla separazione dei livelli vibrazionali di N{{apici e pedici|b=2|p=+}} (²Π_u) che è di circa 0,224&nbsp;eV, con una costante vibrazionale che questa volta diminuisce decisamente (1351,46&nbsp;N m⁻¹).<ref name=":31" />

L'ultimo picco che si può osservare in UPS è a 18,75 eV, porta a N{{apici e pedici|b=2|p=+}} (²Σ{{apici e pedici|b=u|p=+}}), la struttura vibrazionale è simile a quella del primo picco, questa volta la separazione dei livelli vibrazionali è 0,296&nbsp;eV e quindi la costante vibrazionale uguale a {{tutto attaccato|2356,35 N m⁻¹.}} È un valore superiore a quello di N₂ (¹Σ{{apici e pedici|b=g|p=+}}) e infatti l'elettrone espulso proviene da un orbitale debolmente antilegante (σ_u^*2s).<ref name=":31" />

=== Termodinamiche ===

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|[[Ferro|Fe]]

| −293

|-

| rowspan="6" |[[Viscosità]] (Pa.s)

|100K

|7,0

|-

|200K

|12

|-

|300K

|17,9

|-

|400K

|22,2

|-

|500K

|26,1

|-

|600K

|29,6

|}

=== Stato solido ===

{{Vedi anche|Karol Olszewski}}

L'azoto [[Solidificazione|solidifca]] a -209,8°C.<ref name=":1" />

L'azoto [[Solidificazione|solidifca]] a -209,8°C.<ref name=":1" /> [[Karol Olszewski]] osservò per la prima volta l'azoto solido nel [[1884]], liquefacendo l'idrogeno con l'azoto liquido in evaporazione e permettendo poi all'idrogeno liquido di congelare l'azoto.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=R.|cognome=Benoît|data=1878|titolo=RAOUL PICTET. — Mémoire sur la liquéfaction de l'oxygène, la liquéfaction et la solidification de l'hydrogène et sur les théories des changements d'état des corps; Archives des Sciences physiques et naturelles de Genève, t. LXI, p. 160, et Comptes rendus des séances de l'Académie des Sciences, t. LXXXV, p. 1214, et t. LXXXVI, p. 106|rivista=Journal de Physique Théorique et Appliquée|volume=7|numero=1|pp=92–97|accesso=2025-03-21|doi=10.1051/jphystap:01878007009201|url=https://doi.org/10.1051/jphystap:01878007009201}}</ref> Facendo evaporare l'azoto solido, Olszewski generò anche una temperatura estremamente bassa (48 K), che all'epoca rappresentava un record mondiale.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=R. D.|cognome=Kleeman|data=1927-04-29|titolo=Properties of Substances in the Condensed State at the Absolute Zero of Temperature|rivista=Science|volume=65|numero=1687|pp=426–427|accesso=2025-03-21|doi=10.1126/science.65.1687.426|url=https://doi.org/10.1126/science.65.1687.426}}</ref>

Sono state osservate sei fasi solide dell'azoto, denominate [[alfa (lettera)|α]], [[beta (lettera)|β]], [[gamma (lettera)|γ]], [[delta (lettera)|δ]], [[epsilon (lettera)|ε]] e [[zeta (lettera greca)|ζ]], ma a [[pressione|pressioni]] inferiori a {{M|3500|ul=bar}} esistono solo le fasi [[Alfa (lettera)|alfa]] e [[Beta (lettera)|beta]]. La temperatura di [[Transizione di fase|transizione]] tra le due fasi alla pressione di 1&nbsp;bar è {{M|36,61|ul=K}}. La fase alfa, quella che esiste alla temperatura più bassa, ha un [[reticolo cubico a facce centrate]] {{M|p=(a &#61;|5660|ul=Å}}), mentre la fase beta un [[Sistema esagonale|reticolo esagonale]] ({{Val|p=a &#61;| 4036|u=Å}} e {{Val|p=c &#61;|6630|u=Å}}). La fase gamma ha un [[reticolo tetragonale a corpo centrato]]. Le altre fasi sono stabili solo a pressioni superiori a {{M|20000|u=bar}}.<brref>{{Cita pubblicazione|nome=N.|cognome=Fray|nome2=B.|cognome2=Schmitt|data=2009-12|titolo=Sublimation of ices of astrophysical interest: A bibliographic review|rivista=Planetary and Space Science|volume=57|numero=14-15|pp=2053–2080|lingua=en|accesso=2025-03-21|doi=10.1016/j.pss.2009.09.011|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0032063309002736}}</ref>

Sopra l'elevatissima pressione di 1,5&nbsp;Mbar vi è una fase semiconduttrice. Non sono ancora stati eseguiti studi strutturali accurati, ma da misure spettroscopiche si può dedurre che non siano più presenti molecole N₂.

=== Proprietà di trasporto ===

{| class="wikitable"

| colspan=2 style="background:#BDBEB3; text-align:center"|'''Proprietà di trasporto di N₂ in fase gassosa (p = 1 bar, T = 298 K)'''

|

|-

|style="text-align:left"|[[Conducibilità termica]] (W m⁻¹ s⁻¹)

|style="text-align:center"|0,025724

|

|-

|style="text-align:left"|[[Conduttività elettrica|Conducibilità elettrica]]

|style="text-align:center"| —

|

|-

|style="text-align:left"|[[Viscosità]] (μP)

|style="text-align:center"|178,05

|

|-

| rowspan="6" |[[Viscosità]] (Pa.s)

|style="text-align:left"|[[Velocità del suono]] (m s⁻¹)

|100K

|style="text-align:center"|351,98

|7,0

|-

| style="text-align:center" |200K

| colspan=2 style="background:#BDBEB3; text-align:center"|'''Proprietà di trasporto di N₂ in fase liquida (p = 1 bar, T = 77,244 K, p.eb.)'''

|12

|-

|300K

|style="text-align:left"|Conducibilità termica (W m⁻¹ s⁻¹)

|17,9

|style="text-align:center"|0,14605

|-

| style="text-align:leftcenter"|Conducibilità elettrica|400K

|22,2

|style="text-align:center"| —

|-

| style="text-align:leftcenter" |Viscosità (μP)500K

|26,1

|style="text-align:center"|1613,7

|-

| style="text-align:leftcenter" |Velocità del suono (m s⁻¹)600K

|29,6

|style="text-align:center"|852,53

|-

| style="text-align:left" |Velocità del suono (m s⁻¹)

| style="text-align:center" |852,53

|

|}

== Proprietà chimiche ==

L'N₂azoto molecolare è la [[Acido coniugato|base coniugata]] del [[diazinio]]<ref name=":13" /> e si comporta come accettore di [[Legame a idrogeno|legami a idrogeno]].<ref name=":11" />

=== Considerazioni generali ===

Riga 698 ⟶ 686:

|cubica

|style="text-align:left"|[[nitruri|nitruri ternari]]

|}

==== Entalpie di legame<ref name=":28" /> ====

{| class="wikitable"

!Legame covalente

!Entalpia (kJ/mol)

!Presente in

|-

|N-N

|163

|[[Idrazina|N₂H₄]]

|-

|N=N

|418

|[[1,2-Cicloesanediammina|C₆H₁₄N₂]]

|-

|N'''≡N'''

|944,7

|N₂

|-

|C-N

|304,6

|[[Metilammina|CH₃NH₂]]

|-

|C=N

|615

|[[N-benzaldiammina|C₁₁H₁₆BN]]

|-

|C≡N

|889,5

|[[Acido cianidrico|HCN]]

|-

|H-N

|390,8

|NH₃

|}

Riga 764 ⟶ 787:

L'azoto reagisce anche con i [[Metalloide|metalloidi]] a temperature molto elevate per produrre nitruri covalenti, come [[Nitruro di silicio|Si₃N₄]] e [[Nitruro di boro|BN]], che sono [[Solido|solidi]] con strutture reticolari covalenti estese simili a quelle della [[grafite]] o del diamante. Di conseguenza, sono materiali solitamente ad alto punto di fusione e chimicamente inerti.<ref name=":24" />

=== Reazioni di clustering ===

L'azoto molecolare può dare vita alle seguenti [[Cluster (chimica)|reazioni di clustering]]:<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Kenzo|cognome=Hiraoka|data=1988-10|titolo=Determination of the stabilities of O3−(N2) , O3−(O2) , and O4−(N2) from measurements of the gas-phase ion equilibria|rivista=Chemical Physics|volume=125|numero=2-3|pp=439–444|lingua=en|accesso=2025-03-21|doi=10.1016/0301-0104(88)87096-4|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0301010488870964}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Lynmarie A.|cognome=Posey|nome2=Mark A.|cognome2=Johnson|data=1988-05-01|titolo=Pulsed photoelectron spectroscopy of negative cluster ions: Isolation of three distinguishable forms of N2O−2|rivista=The Journal of Chemical Physics|volume=88|numero=9|pp=5383–5395|lingua=en|accesso=2025-03-21|doi=10.1063/1.454576|url=https://pubs.aip.org/jcp/article/88/9/5383/94621/Pulsed-photoelectron-spectroscopy-of-negative}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Gerrit|cognome=Kroesen|data=2006-04-27|titolo=The 27th International Conference on Phenomena in Ionized Gases (ICPIG)|rivista=Plasma Sources Science and Technology|volume=15|numero=2|accesso=2025-03-21|doi=10.1088/0963-0252/15/2/e01|url=https://doi.org/10.1088/0963-0252/15/2/e01}}</ref>

<chem>N2 + Ar^+ -> (Ar^+*N2)</chem>

<chem>N2 + CF3^+ -> (CF3^+*N2)</chem>

<chem>CH2N^+ + N2 -> (CH2N^+*N2)</chem>

<chem>CH3^+ + N2 = (CH3^+ * N2)</chem>

<chem>CH5^+ + N2 = (CH5+ * N2)</chem>

<chem>C2H5^+ + N2 = (C2H5^+ * N2)</chem>

<chem>Ca^+ + N2 = (Ca^+ * N2)</chem>

<chem>Cu+ + N2 = (Cu+ * N2)</chem>

<chem>Fe+ + N2 = (Fe+ * N2)</chem>

<chem>HN2+ + N2 = (HN2+ * N2)</chem>

<chem>(H3O+ * H2O) + N2 = (H3O+ * N2 * H2O)</chem>

<chem>H4N+ + N2 = (H4N+ * N2)</chem>

<chem>K+ + N2 = (K+ * N2)</chem>

<chem>Li+ + N2 = (Li+ * N2)</chem>

<chem>N+ + N2 = (N+ * N2)</chem>

<chem>NO- + N2 = (NO- * N2)</chem>

<chem>NO2+ + N2 = (NO2+ * N2)</chem>

<chem>N2+ + N2 = (N2+ * N2)</chem>

<chem>N3+ + N2 = (N3+ * N2)</chem> ΔrH° = 19. ± 1. kJ/mol ΔrS° = 83.7 J/Hiraoka and Yamabe, 1989, 2

<chem>Na+ + N2 = (Na+ * N2)</chem> ΔrH° = 33 kJ/mol ΔrS° = 77.8 J/mol*K ΔrG° = 9.2 kJ/mol Perry, Rowe, et al., 1980

<chem>Ni+ + N2 = (Ni+ * N2)</chem> ΔrH° = 111. (+10.,-0.) kJ/mol Khan, Steele, et al., 1995

<chem>O2+ + N2 = (O2+ * N2)</chem> ΔrH° = 22 kJ/mol ΔrS° = 66.1 J/mol*K

<chem>(O2+ * N2 * O2) + N2 = (O2+ * 2N2 * O2)</chem> ΔrG° = 2 kJ/mol

<chem>(O2+ * O2) + N2 = (O2+ * N2 * O2)</chem> ΔrH° = 12 kJ/mol ΔrS° = 42.3 J/mol*K

<chem>O2- + N2 = (O2- * N2)</chem> ΔrH° = 25. ± 4.2 kJ/mol

<chem>O3- + N2 = (O3- * N2)</chem> ΔrH° = 11.3 ± 0.84 kJ/mol ΔrS° = 77 J/mol*K e ΔrG° = -11.7 ± 2.1 kJ/mol

<chem>O4- + N2 + O2 -> N2O4-</chem> ΔrH° = 12.1 ± 0.84 kJ/mol ΔrG° = -8.8 ± 2.1 kJ/mol

=== Processo di Haber-Bosch ===