Nitrogênio

O elemento químico Nitrogênio (cujo símbolo é N) está posicionado no 2º período da família VA (ou grupo 15) da Tabela Periódica e apresenta a seguinte distribuição eletrônica no diagrama de Linus Pauling:

O nitrogênio apresenta um número atômico igual a 7, o que indica que ele apresenta no interior do seu núcleo sete prótons e, nos seus níveis, sete elétrons. O número de nêutrons no interior do núcleo depende do isótopo do nitrogênio:

• Nitrogênio-14 (₇N¹⁴): Apresenta 7 (resultado da subtração de 14 por 7) nêutrons em seu núcleo;

• Nitrogênio-15 (₇N¹⁵): Apresenta 8 (resultado da subtração de 15 por 7) nêutrons em seu núcleo.

História

O Nitrogênio foi descoberto em 12 de Setembro de 1772 por meio da tese de doutorado proposta por Daniel Rutherford na Universidade de Edimburgo, Escócia. Ele, em sua tese, chamou o Nitrogênio de ar nocivo, já que não era capaz de manter a vida.

Antes de sua descoberta, o Nitrogênio já havia sido citado como um gás inerte por vários outros estudiosos geniais, como o francês Lavoisier, o chinês Mao-Khoa, Leonardo da Vinci, W. Scheele, Henry Cavendish e Joseph Priestley.

O nome Nitrogênio foi proposto por Jean-Antoine Claude Chaptal, em 1790, durante seus estudos com ácido nítrico e nitratos.

Características físicas

As características serão divididas em relação ao nitrogênio atômico (encontrado em diversas substâncias químicas) e ao nitrogênio molecular (principal constituinte do ar atmosférico):

a) Nitrogênio atômico

• Apresenta massa atômica igual a 14,0067u;

• É um ametal;

• É um dos elementos mais eletronegativos da Tabela;

• Possui apenas dois níveis de energia, logo, é um átomo de pequeno raio atômico;

• É um elemento de alta afinidade eletrônica;

• É um elemento de alto potencial de ionização;

• Possui baixa densidade quando comparado com os outros elementos da Tabela Periódica.

b) Nitrogênio molecular

O nitrogênio encontra-se na forma molecular N₂, ou seja, interage com outro átomo de nitrogênio, formando uma molécula diatômica com a presença de uma ligação tripla:

• É uma molécula apolar;

• Interage com outras moléculas iguais ou diferentes por meio de forças intermoleculares do tipo dipolo induzido;

• Seu estado físico em temperatura ambiente é o gasoso;

• Seu ponto de fusão é -210^oC;

• Seu ponto de ebulição é -210^oC;

• Sua densidade é de 1,165 Kg/m³;

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• Sua massa molar é de aproximadamente 28 g/mol;

• É um gás incolor, inodoro e insípido.

Fontes de nitrogênio

A principal fonte de nitrogênio molecular (N₂) é o ar atmosférico. O gás nitrogênio corresponde a cerca de 78,1% de todos os gases que formam o ar. Já o nitrogênio atômico está presente em diversas substâncias orgânicas e inorgânicas como:

• Aminas

• Amidas

• Sais de amônio quaternário

• Nitrocompostos

• Nitrilos

• Isonitrilos

• Nitratos (sais)

• Nitritos (sais)

• Nitretos (sais)

• Óxidos de nitrogênio

• Ácidos nitrogenados

• Amônia

Obtenção do nitrogênio

O nitrogênio é obtido diretamente da atmosfera por meio de dois métodos de separação:

• Liquefação fracionada

• Destilação fracionada

Inicialmente o ar atmosférico é submetido ao método da liquefação fracionada, no qual todos os componentes presentes no ar são transformados em líquidos. Após a liquefação fracionada, a mistura formada por líquidos é submetida ao método da destilação fracionada, no qual todos eles são separados uns dos outros.

Utilizações do Nitrogênio

• Produção de amônia (NH₃) pela síntese com o gás hidrogênio (H₂), representada pela equação a seguir:

N_2(g) + H_2(g) → NH_3(g)

O gás amônia, produzido a partir do gás nitrogênio, é denominado de gás refrigerante e é muito utilizado na produção de gelo e na manutenção de baixas temperaturas na indústria.

• Utilizado em processos químicos quando se deseja uma atmosfera inerte, ou seja, sem a presença de gases que reagiriam com os materiais utilizados;

• O nitrogênio, no estado líquido, é utilizado para o congelamento de produtos alimentícios, transporte de alimentos e armazenamento de células reprodutivas (espermatozoides e óvulos);

Células armazenadas em um reservatório de nitrogênio líquido

• Utilizado em tanques de combustível para foguetes;

• Utilizado para encher pneus de alto desempenho (como os de corrida);

• Utilizado na medicina nuclear (em alguns equipamentos de tomografia);

• Utilizado na fabricação de aço inoxidável;

• O elemento nitrogênio faz parte da composição de substâncias orgânicas explosivas, como o trinitrotolueno e a nitroglicerina;

• O nitrogênio é um elemento primordial na formação de sais de nitrato e ureia, muito utilizados na produção de adubos;

• O nitrogênio faz parte da composição de aminoácidos e ácidos nucleicos.

Por Me. Diogo Lopes Dias