Azoto: differenze tra le versioni
Contenuto cancellato Contenuto aggiunto
Aggiornamento voce |
Aggiornamento voce |
||
Riga 380:
== Metodi di preparazione ==
La [[distillazione]] dell'[[Liquefazione dell'aria|aria liquida]] produce azoto con una [[Purezza (gas)|purezza]] superiore al 99,99%, ma piccole quantità di azoto molto puro possono essere ottenute dalla [[Termolisi|decomposizione termica]] dell'[[azoturo di sodio]]:<ref name=":24">{{Cita web|lingua=en|url=https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Map:_Chemistry_(Zumdahl_and_Decoste)/18:_The_Representative_Elements/18.08:_The_Chemistry_of_Nitrogen|titolo=18.8: The Chemistry of Nitrogen|sito=Chemistry LibreTexts|data=2 luglio 2014|accesso=20 marzo 2025}}</ref><chem>2 NaN3(s) -> 2Na(l) + 3N2(g)</chem>
[[File:L. Pinck using liquid air condenser for low-temperature distillations - DPLA - 4c8de17da62932aa20fe39f3e56f5efa.jpg|destra|senza_cornice]]
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>
Riga 782 ⟶ 780:
L'azoto elementare non reagisce con gli [[alogeni]] o altri [[Elementi del gruppo 16|calcogeni]]. Tuttavia, tutti gli [[alogenuri di azoto binari]] (NX<sub>3</sub>) sono conosciuti. Ad eccezione di NF<sub>3</sub>, tutti sono [[Veleno|tossici]], termodinamicamente instabili e potenzialmente esplosivi, e tutti vengono preparati reagendo l'alogeno con NH<sub>3</sub> piuttosto che con N<sub>2</sub>.<ref name=":24" />
Sia il [[monossido di azoto]] (NO) che il [[Diossido di azoto|biossido di azoto]] (
Ad alte temperature, l'azoto reagisce con i [[Metallo|metalli]] altamente elettropositivi per formare nitruri ionici, come [[Nitruro di litio|Li₃N]] e [[Nitruro di calcio|Ca₃N₂]]. Questi composti sono costituiti da [[Reticolo di Bravais|reticoli ionici]] formati da ioni Mn⁺ e N³⁻. Proprio come il [[boro]] forma boruri interstiziali e il carbonio forma carburi interstiziali, con i metalli meno elettropositivi l'azoto forma una gamma di nitruri interstiziali, nei quali l'azoto occupa i "vuoti" di una struttura metallica compatta. Come i carburi e i boruri interstiziali, queste sostanze sono tipicamente materiali molto duri, con elevati [[Punto di fusione|punti di fusione]], una lucentezza metallica e [[Conduttività elettrica|conduttività]].<ref name=":24" />
Riga 858 ⟶ 856:
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 CO<sub>2</sub>, H<sub>2</sub>O, <nowiki>NaCl</nowiki> e appunto N<sub>2</sub>. Questa caratteristica dell'azoto è l'aspetto più evidente del diagramma. È però necessario osservare che la formazione di N<sub>2</sub> è [[Cinematica|cineticamente]] sfavorita, e quasi sempre la riduzione di nitrati e nitriti si ferma a NO<sub>2</sub> 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=1973-10-01|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=2025-03-22|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=2025-03-22|doi=10.1002/admi.202202147|url=https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admi.202202147}}</ref>
[[File:Nitrogen-fixing cyanobacteria.png|miniatura|Azotofissazione nei cianobatteri]]
=== Azotofissazione ===
Riga 886 ⟶ 885:
=== Applicazioni criogeniche dell'azoto liquido ===
{{vedi anche|Azoto liquido#Applicazioni criogeniche}}
=== Produzione della plastica ===
Nella lavorazione delle [[materie plastiche]] si usa l'azoto per la produzione di [[polimero espanso|polimeri espansi]]<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Peter W.|cognome=Seavill|data=2024-10|titolo=Nitrogenated products from polyolefins|rivista=Nature Synthesis|volume=3|numero=10|pp=1185–1185|lingua=en|accesso=2025-03-22|doi=10.1038/s44160-024-00667-6|url=https://www.nature.com/articles/s44160-024-00667-6}}</ref> e nello [[stampaggio ad iniezione assistito da gas]].<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Yousuf Pasha|cognome=Shaik|nome2=Jens|cognome2=Schuster|nome3=Naresh Kumar|cognome3=Naidu|data=2023-04-10|titolo=High-Pressure FDM 3D Printing in Nitrogen [Inert Gas] and Improved Mechanical Performance of Printed Components|rivista=Journal of Composites Science|volume=7|numero=4|pp=153|lingua=en|accesso=2025-03-22|doi=10.3390/jcs7040153|url=https://www.mdpi.com/2504-477X/7/4/153}}</ref>
▲==== Metallurgia ====
In numerosi processi [[metallurgia|metallurgici]] è indispensabile un'atmosfera priva di ossigeno per evitare la formazione di ossidi, l'azoto non è indicato come materiale inerte per tutti i trattamenti, poiché ad alta temperatura reagisce con alcuni metalli, in alcuni trattamenti termico-metallurgici l'interazione è voluta:
*
* bella [[sinterizzazione]] di acciaio<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Hongren|cognome=Shen|nome2=Jianpeng|cognome2=Zou|nome3=Yimin|cognome3=Li|data=2023-06-05|titolo=Effects of nitrogen on predominant sintering mechanism during the initial stage of high nitrogen nickel-free stainless steel powder|rivista=Journal of Alloys and Compounds|volume=945|pp=169230|accesso=2025-03-22|doi=10.1016/j.jallcom.2023.169230|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0925838823005339}}</ref> e alluminio<ref>{{Cita pubblicazione|nome=G. B.|cognome=Schaffer|nome2=B. J.|cognome2=Hall|nome3=S. J.|cognome3=Bonner|data=2006-01-01|titolo=The effect of the atmosphere and the role of pore filling on the sintering of aluminium|rivista=Acta Materialia|volume=54|numero=1|pp=131–138|accesso=2025-03-22|doi=10.1016/j.actamat.2005.08.032|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1359645405005069}}</ref>
* come costituente delle miscele nella [[carbocementazione]] in fase gassosa degli acciai<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Xiaolan|cognome=Wang|nome2=Zbigniew|cognome2=Zurecki|nome3=Richard D.|cognome3=Sisson|data=2013-07-01|titolo=Development of Nitrogen-Hydrocarbon Atmospheric Carburizing and Process Control Methods|rivista=Journal of Materials Engineering and Performance|volume=22|numero=7|pp=1879–1885|lingua=en|accesso=2025-03-22|doi=10.1007/s11665-012-0294-0|url=https://link.springer.com/article/10.1007/s11665-012-0294-0}}</ref>
* nella protezione durante la [[brasatura]],<ref>{{Cita pubblicazione|nome=V|cognome=Fedorov|nome2=T|cognome2=Uhlig|nome3=G|cognome3=Wagner|data=2019-03-05|titolo=Influence of nitrogen in brazing atmospheres on the hardness of the microstructural constituents of brazed stainless steel joints|rivista=IOP Conference Series: Materials Science and Engineering|volume=480|pp=012034|accesso=2025-03-22|doi=10.1088/1757-899x/480/1/012034|url=https://doi.org/10.1088/1757-899x/480/1/012034}}</ref> il taglio e la [[saldatura]]<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Zhongtao|cognome=Zhang|nome2=Zhihong|cognome2=Liu|nome3=Jiefeng|cognome3=Wu|data=2025-01-01|titolo=The influence of nitrogen in shielding gas on the 316LN austenitic stainless steel welded joints|rivista=Fusion Engineering and Design|volume=210|pp=114699|accesso=2025-03-22|doi=10.1016/j.fusengdes.2024.114699|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0920379624005490}}</ref>
* nella tempra di acciai in [[forno|forni]] sottovuoto<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Dong Wook|cognome=Kim|nome2=Dong Young|cognome2=Kwon|nome3=Jee-Hyun|cognome3=Kang|data=2024-03-01|titolo=Strengthening of high nitrogen austenitic stainless steel by Nb addition|rivista=Materials Characterization|volume=209|pp=113776|accesso=2025-03-22|doi=10.1016/j.matchar.2024.113776|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1044580324001578}}</ref>
*
[[File:Parma Ham Prosciutto 02.jpg|senza_cornice|sinistra]]L'azoto è largamente impiegato, puro o in [[miscela]], nella conservazione in atmosfera protettiva di prodotti alimentari industriali.<ref name=":12">{{Cita web|url=https://cameochemicals.noaa.gov/chemical/8898|titolo=NITROGEN {{!}} CAMEO Chemicals {{!}} NOAA|sito=cameochemicals.noaa.gov|accesso=19 marzo 2025}}</ref> Miscele particolarmente ricche di azoto sono usate nella protezione di alimenti che contengono quantità significative di [[Acidi grassi monoinsaturi|grassi insaturi]]: in questi casi l'O<sub>2</sub> viene eliminato per evitare l'[[irrancidimento]]. Viene inoltre utilizzato come [[propellente]] nelle [[Bomboletta spray|bombolette spray]] alimentari.<ref name=":13" />
L'azoto molecolare N<sub>2</sub> viene di norma impiegato nell'[[imbottigliamento]] dei [[Vino|vini]], per evitare che il
[[File:Transistors.agr.jpg|alt=Transistor|miniatura|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" />
'''Condizionamento'''▼
[[File:Solar cell.png|alt=Cella fotovoltaica|sinistra|miniatura|Cella fotovoltaica]]
=== Fotonica ===
Nella [[fotonica]] i nanomateriali drogati con l'azoto si dimostrano efficaci nell'aumentare l'assorbimento luminoso e le emissioni luminose dei materiali utilizzati nelle [[Pannello fotovoltaico|celle fotovoltaiche]], nei [[LED]] e nei [[laser]]. I punti quantici drogati con l'azoto hanno un'elevata fotoluminescenza e trovano applicazione nei monitor, nei [[Biosensore|biosensori]] e nelle [[Diagnostica per immagini|tecnologie di imaging]] biomedico.<ref name=":39" />
▲=== '''Condizionamento''' ===
L'azoto viene utilizzato negli [[Refrigerazione|impianti frigoriferi]] e [[Condizionatore d'aria|condizionatori]] per la prova di tenuta di tubazioni e saldature sotto pressione, prima di effettuare la carica di [[gas refrigerante]] con il quale funzioneranno gli impianti. Durante le operazioni di riparazione viene inoltre utilizzato per pulire la parte interna dei tubi dalle impurità e i residui che si vengono a creare durante le saldature sul rame.<ref>{{Cita web|url=https://aircondlounge.com/why-nitrogen-is-preferred-to-use-for-flush-leak-test-ac/|titolo=Why Nitrogen is Preferred to Use for Flush & Leak Test AC?|autore=Yu Chang Zhen|sito=aircondlounge|data=19 luglio 2021|lingua=en|accesso=15 marzo 2022}}</ref>
=== Reattori nucleari ===
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" />
=== Medicina e industria farmaceutica ===
[[File:CryoTherapy chamberr.jpg|miniatura|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>
* per [[Congelamento (medicina)|congelare]] e conservare materiali biologici
* nelle [[Criomacinazione|criomacinazioni]]
* come gas di protezione all'interno delle [[Fiala|fiale]]
* per l'apertura dei [[Liostato|liostati]] a fine ciclo
* la rottura del [[Vuoto (fisica)|vuoto]] in genere
* per esercitare pressione sui [[Liquido|liquidi]] da [[Filtrazione|filtrare]]
* come gas di protezione delle [[Confezionamento sottovuoto|confezioni]] di materiali ossidabili
* per [[Centrifuga (tecnologie chimiche)|centrifugare]] in presenza di [[Solvente|solventi]]
* nelle fasi di [[essicamento]]
In ambito medico l'azoto viene utilizzato nel processo di impiantazione ionica di metalli (es. nichel e molibdeno) nelle leghe di alluminio utilizzate nelle protesi.<ref>Manuale di Trattamenti e Finiture. Italia: Tecniche Nuove, 2003.</ref>
=== Altre applicazioni dell'azoto molecolare ===
[[File:Oil platform P-51 (Brazil).jpg|alt=Piattaforma petrolifera|sinistra|miniatura|Piattaforma petrolifera]]
Viene anche usato per:
* gonfiare gli [[pneumatico|pneumatici]] delle [[Automobile|automobili]] e degli [[Aeroplano|aerei]],<ref name=":12" />
* spurgare l'interno di [[Binocolo|binocoli]], [[Impianto di raffreddamento|impianti di raffreddamento]] e [[Condizionatore d'aria|condizionamento]]<ref name=":12" />
* insieme al monossido d'azoto, è utilizzato come [[gas medicinale]]<ref>{{Cita pubblicazione|data=20-2-2017|titolo=FARMACOPEA EUROPEA|rivista=GAZZETTA UFFICIALE - Serie generale - n. 42 - Supplemento ordinario n. 11|accesso=22 marzo 2025}}</ref>
* [[flussaggio]] dei [[Serbatoio|serbatoi]]<ref>{{Cita libro|autore=Marigo, Marzio|titolo=Rischio atmosfere esplosive Atex.|url=https://www.google.it/books/edition/Rischio_atmosfere_esplosive_Atex/M_pMEAAAQBAJ?hl=it&gbpv=0|anno=2021|editore=Wolters Kluwer Italia|città=Italia}}</ref>
* nell'[[Estrazione (chimica)|estrazione]] di [[petrolio]]<ref>{{Cita libro|nome=Mohammed Ismail|cognome=Iqbal|titolo=Coil tubing unit for oil production and remedial measures|url=https://doi.org/10.1201/9781003337614|accesso=2025-03-22|data=2022-09-01|editore=River Publishers|ISBN=978-1-003-33761-4}}</ref> e [[gas naturale]]<ref>Lyons, William C., et al. Standard Handbook of Petroleum and Natural Gas Engineering. Paesi Bassi, Elsevier Science, 2011.</ref>
* nel [[Lista di tipi di laser|laser ad azoto]]<ref>{{Cita web|url=http://goldbook.iupac.org/N04160.html|titolo=IUPAC Gold Book, "nitrogen laser"|lingua=en}}</ref>
* in laboratorio per alcune determinazioni [[Chimica analitica|analitiche]] (es. [[determinazione della vitamina A]])<ref>Gazzetta ufficiale della Repubblica italiana. Parte prima, serie generale. Italia: Istituto poligrafico e zecca dello Stato, 2000.</ref>
* 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 ===
[[File:PET-MIPS-anim.gif|alt=PET|miniatura|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>
Riga 950 ⟶ 967:
== Normativa ==
* [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/IT/TXT/?uri=CELEX%3A32024R1290&qid=1742656674314 Regolamento delegato (UE) 2024/1290 della Commissione, del 29 febbraio 2024, che modifica il regolamento (UE) n. 528/2012 del Parlamento europeo e del Consiglio al fine di iscrivere l’azoto generato dall’aria ambiente come principio attivo nell’allegato I del regolamento]
* [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/it/TXT/?uri=CELEX%3A32008R1272 Regolamento (CE) n. 1272/2008 del Parlamento europeo e del Consiglio, del 16 dicembre 2008 , relativo alla classificazione, all'etichettatura e all'imballaggio delle sostanze e delle miscele che modifica e abroga le direttive 67/548/CEE e 1999/45/CE e che reca modifica al regolamento (CE) n. 1907/2006]
* [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/IT/TXT/?uri=CELEX%3A32008R1022&qid=1742656674314 Regolamento (CE) n. 1022/2008 della Commissione, del 17 ottobre 2008 , recante modifica del regolamento (CE) n. 2074/2005 per quanto riguarda i valori limite di azoto basico volatile totale (ABVT)]
* [https://eur-lex.europa.eu/legal-content/IT/TXT/?uri=CELEX%3A32003D0001&qid=1742656674314 2003/1/CE: Decisione della Commissione, del 18 dicembre 2002, relativa alle disposizioni nazionali in tema di restrizioni all'importazione ed alla commercializzazione di alcuni fertilizzanti NK ad elevato tenore di azoto e contenenti cloro notificate dalla Repubblica francese a norma dell'articolo 95, paragrafo 5, del trattato CE]
== Note ==
| |||