Nitrógeno


El nitrógeno es el elemento químico con el símbolo N y el número atómico 7. Fue descubierto y aislado por primera vez por el médico escocés Daniel Rutherford en 1772. Aunque Carl Wilhelm Scheele y Henry Cavendish lo habían hecho de forma independiente aproximadamente al mismo tiempo, a Rutherford generalmente se le otorga el crédito porque su trabajo fue publicado primero. El nombre nitrogène fue sugerido por el químico francés Jean-Antoine-Claude Chaptal en 1790 cuando se descubrió que el nitrógeno estaba presente en el ácido nítrico y los nitratos . Antonio Lavoisiersugirió en cambio el nombre azote , del griego antiguo : ἀζωτικός "sin vida", ya que es un gas asfixiante ; este nombre se usa en varios idiomas, incluidos francés , italiano , ruso , rumano , portugués y turco , y aparece en los nombres en inglés de algunos compuestos nitrogenados como la hidracina , las azidas y los compuestos azoicos .

El nitrógeno es un no metal y el miembro más ligero del grupo 15 de la tabla periódica, a menudo llamados pnictógenos. Es un elemento común en el universo , estimado en el séptimo lugar en abundancia total en la Vía Láctea y el Sistema Solar . A temperatura y presión estándar , dos átomos del elemento se unen para formar N 2 , un gas diatómico incoloro e inodoro . N 2 forma alrededor del 78% de la atmósfera terrestre , lo que lo convierte en el elemento no combinado más abundante. El nitrógeno se encuentra en todos los organismos, principalmente en los aminoácidos .(y por lo tanto proteínas ), en los ácidos nucleicos ( ADN y ARN ) y en la molécula de transferencia de energía trifosfato de adenosina . El cuerpo humano contiene aproximadamente un 3% de nitrógeno en masa, el cuarto elemento más abundante en el cuerpo después del oxígeno, el carbono y el hidrógeno. El ciclo del nitrógeno describe el movimiento del elemento desde el aire, hacia la biosfera y los compuestos orgánicos, y luego de regreso a la atmósfera.

Muchos compuestos de importancia industrial, como el amoníaco , el ácido nítrico, los nitratos orgánicos ( propelentes y explosivos ) y los cianuros , contienen nitrógeno. El triple enlace extremadamente fuerte en el nitrógeno elemental (N≡N), el segundo enlace más fuerte en cualquier molécula diatómica después del monóxido de carbono (CO), [5] domina la química del nitrógeno. Esto provoca dificultades tanto para los organismos como para la industria a la hora de convertir el N 2 en compuestos útiles ., pero al mismo tiempo significa que quemar, explotar o descomponer compuestos de nitrógeno para formar gas nitrógeno libera grandes cantidades de energía a menudo útil. El amoníaco y los nitratos producidos sintéticamente son fertilizantes industriales clave , y los nitratos de fertilizantes son contaminantes clave en la eutrofización de los sistemas de agua.

Aparte de su uso en fertilizantes y reservas de energía, el nitrógeno es un constituyente de compuestos orgánicos tan diversos como el Kevlar utilizado en tejidos de alta resistencia y el cianoacrilato utilizado en superpegamentos . El nitrógeno es un componente de todas las principales clases de fármacos, incluidos los antibióticos . Muchos fármacos son imitadores o profármacos de moléculas señalizadoras que contienen nitrógeno natural : por ejemplo, los nitratos orgánicos nitroglicerina y nitroprusiato controlan la presión arterial al metabolizarse en óxido nítrico . Muchas drogas notables que contienen nitrógeno, como la cafeína natural yla morfina o las anfetaminas sintéticas , actúan sobre los receptores de los neurotransmisores animales .

Los compuestos de nitrógeno tienen una historia muy larga, ya que Heródoto conocía el cloruro de amonio . Eran bien conocidos por la Edad Media. Los alquimistas conocían el ácido nítrico como aqua fortis (agua fuerte), así como otros compuestos nitrogenados como las sales de amonio y las sales de nitrato . La mezcla de ácidos nítrico y clorhídrico era conocida como agua regia (agua real), célebre por su capacidad para disolver el oro , el rey de los metales. [6]


Daniel Rutherford , descubridor del nitrógeno
Las formas de los cinco orbitales ocupados en nitrógeno. Los dos colores muestran la fase o signo de la función de onda en cada región. De izquierda a derecha: 1s, 2s (corte para mostrar la estructura interna), 2p x , 2p y , 2p z .
Tabla de nucleidos (tabla de Segrè) desde el carbono hasta el flúor (incluido el nitrógeno). Naranja indica emisión de protones (núclidos fuera de la línea de goteo de protones); rosa para emisión de positrones (desintegración beta inversa); negro para nucleidos estables ; azul para emisión de electrones (desintegración beta); y violeta para emisión de neutrones (núclidos fuera de la línea de goteo de neutrones). El número de protones aumenta hacia arriba en el eje vertical y el número de neutrones hacia la derecha en el eje horizontal.
Diagrama de orbitales moleculares de la molécula de dinitrógeno, N 2 . Hay cinco orbitales de enlace y dos orbitales de antienlace (marcados con un asterisco; no se muestran los orbitales que involucran a los electrones 1s internos), lo que da un orden de enlace total de tres.
Nitrógeno sólido en las llanuras de Sputnik Planitia en Plutón junto a montañas de hielo de agua
Estructura de [Ru(NH 3 ) 5 (N 2 )] 2+ ( pentaamina(dinitrógeno)rutenio(II) ), el primer complejo de dinitrógeno descubierto
Estructuras mesoméricas de borazina, (–BH–NH–) 3
Potenciales de reducción estándar para especies que contienen nitrógeno. El diagrama superior muestra los potenciales a pH 0; el diagrama inferior muestra potenciales a pH 14. [51]
tricloruro de nitrógeno
Dióxido de nitrógeno a -196 °C, 0 °C, 23 °C, 35 °C y 50 °C. NO
2
se convierte en tetróxido de dinitrógeno incoloro ( N
2
O
4
) a bajas temperaturas, y vuelve a NO
2
a temperaturas más altas.
Ácido nítrico fumante contaminado con dióxido de nitrógeno amarillo
Representación esquemática del flujo de compuestos de nitrógeno a través de un entorno terrestre.
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Globo aerostático sumergido en nitrógeno líquido
Un vehículo contenedor que transporta nitrógeno líquido.