Carbono: Química Inorgánica

NITRÓGENO.

Es el elemento químico de número atómico 7 y símbolo N. Se trata de un gas incoloro, inodoro e insípido que constituye las cuatro quintas partes del aire atmosférico (en su forma molecular N₂).

Historia

El nitrógeno fue reconocido como sustancia independiente en 1772 por el médico, químico, y botánico escocés Daniel Rutherford, de la Universidad de Edimburgo, quien demostró que era incapaz de sostener la vida ni la combustión. El químico francés Antoine Laurent Lavoisier lo denominó aire mefítico y más tarde ázoe (“sin vida”) y por este nombre se le conoce aún en Francia (azote). El médico e industrial francés Jean Chaptal, en 1790, propuso el de nitrógeno, debido a la presencia de este elemento en el nitro (salitre, KNO3).

Estado natural

El nitrógeno es el componente principal de la atmósfera del planeta Tierra, con el 78,1% de su volumen. Esta concentración es resultado del balance entre la fijación del nitrógeno atmosférico por acción bacteriana, eléctrica(relámpagos) y química (industrial) y su liberación a través de la descomposición de materias orgánicas por bacterias o por combustión. Además forma parte del 3% de la composición elemental del cuerpo humano y aparece en los restos de animales. Los científicos han detectado algunos compuestos del espacio exterior que contienen nitrógeno.

Este elemento químico es un componente esencial de los ácidos nucleicos y de los aminoácidos. Cuando los compuestos de hidrógenos tienen iones de cianuro, forman sales que son tóxicas y pueden resultar mortales.

Es inerte y actúa como agente diluyente del oxígeno en los procesos de combustión y respiración. Es un elemento importante en la nutrición de las plantas. Ciertas bacterias del suelo fijan el nitrógeno y lo transforman (por ejemplo, en nitratos) para poder ser absorbido por las plantas, en un proceso llamado fijación de nitrógeno. En forma de proteína es un componente importante de las fibras animales. El nitrógeno aparece combinado en los minerales, como el salitre (KNO3) y el nitrato de Chile (NaNO3), dos importantes productos comerciales.

Obtención

Se obtiene de la atmósfera haciendo pasar aire por cobre o hierro calientes; el oxígeno se separa del aire dejando el nitrógeno mezclado con gases inertes. El nitrógeno puro se obtiene por destilación fraccionada del aire líquido. Al tener el nitrógeno líquido un punto de ebullición más bajo que el oxígeno líquido, el nitrógeno se destila antes, lo que permite separarlos.

Aplicaciones

El nitrógeno se utiliza como refrigerante y en la elaboración del amoniaco que luego permite producir fertilizantes, ácido nítrico, urea, hidracina, aminas y explosivos.

Nitrógeno liquido

También se usa el amoníaco para elaborar óxido nitroso (N2O), un gas incoloro conocido popularmente como gas de la risa. Este gas, mezclado con oxígeno, se utiliza como anestésico en cirugía. 

El nitrógeno líquido tiene una aplicación muy extendida en el campo de la criogenia como agente enfriant. Su uso se ha visto incrementado con la llegada de los materiales cerámicos que se vuelven superconductores en el punto de ebullición del nitrógeno.

El nitrógeno líquido se mantiene a una temperatura igual o menor a su temperatura de ebullición (-195,8ºC). Es posible producirlo a nivel industrial por destilación fraccionada y suele usarse para sellar las vías de agua en las obras públicas.

Se conoce como ciclo del nitrógeno, por último, a los procesos biológicos y abióticos que permiten el suministro del elemento a los seres vivos. El equilibrio dinámico de composición de la biosfera depende de estos procesos.

Compuestos

Los compuestos del nitrógeno son conocidos desde tiempos muy antiguos. Los más importantes desde el punto de vista industrial son: NH3, y HNO3.

El nombre de amoníaco deriva del nombre dado a una divinidad egipcia: Amón. Los egipcios preparaban un compuesto, cloruro amónico, a partir de la orina de los animales en un templo dedicado este dios. Cuando se llevó a Europa mantuvo ese nombre en recuerdo de la sal de Amón. A temperatura ambiente es un gas incoloro de un fuerte y característico olor. Es fácil de condensar en amoníaco líquido. El líquido es un buen disolvente de metales  alcalinos y alcalinotérreos así como de grasas y sustancias poco polares. Es el gas de mayor solubilidad en agua debido a que es capaz de formar puentes de hidrógeno con ella (1 L de H2O disuelve 727 L de NH3).

Los dos oxácidos comunes del nitrógeno son el ácido nitroso (HNO2) y el ácido nítrico (HNO3). El primero es un ácido mucho más débil que el segundo. El ácido nítrico era conocido por los alquimistas que lo denominaban aqua fortis. Es el oxácido más importante del nitrógeno y probablemente el segundo (tras el sulfúrico) más importante de todos los ácidos inorgánicos. Es un líquido aceitoso, incoloro, que por acción de la [[luz[[ toma una coloración marrón, más o menos intensa, debido a su parcial descomposición en NO2 (sus disoluciones se deben guardar en botellas oscuras).

El nitrógeno forma una serie de óxidos en los que el estado de oxidación del N puede tomar cualquier valor en el intervalo de +1 a +5. Los óxidos de nitrógeno no son tan habituales como otros compuestos de nitrógeno, pero los encontraremos en muchas ocasiones. El N2O tiene propiedades anestésicas y utiliza algo en odontología (“gas hilarante”). El NO2 se emplea en la fabricación del ácido nítrico. El N2O4 se utiliza mucho como oxidante en combustibles de cohetes.

El NO es el óxido de nitrógeno más importante desde un punto de vista biológico. En los seres humanos, juega el papel de mantener la presión de la Sangre, ayuda en la respuesta inmunológica de eliminación de organismos extraños, y es esencial para la conservación de la memoria a largo plazo. En1996, los científicos descubrieron que la Hemoglobina transporta NO así como O2. El NO disminuye el espesor de las paredes de los vasos sanguíneos, facilitando el transporte de oxígeno a los tejidos circundantes.