Nitrógeno

¿Qué es el nitrógeno?

El nitrógeno es el elemento químico con número atómico 7 y símbolo N, aunque antiguamente tenía el símbolo Az, cuando se le conocía como ázoe. Dentro de la tabla periódica, este elemento se encuentra en el grupo 15, el periodo 2 y el bloque p. el nitrógeno es un no metal con una masa atómica de 14,007u y una configuración electrónica [He]2s²2p³ (2 electrones en el primer nivel y 5 en el siguiente). Al igual que el azufre, el fósforo, el oxígeno y el carbono, el nitrógeno cumple un ciclo biogeoquímico en el planeta en el cual distintas formas de este elemento (como los nitratos, los nitritos y el N₂) se intercambian entre la atmósfera, la geósfera, los océanos y la biósfera. En esta última, es de vital importancia, pues el nitrógeno es uno de los componentes de los ácidos nucleicos (ADN y ARN) y los aminoácidos, que a su vez componen las proteínas.

Como propiedades atómicas, el nitrógeno tiene un radio medio de 65pm, una electronegatividad de 3,04 (en la escala de Pauling), un radio atómico de 56pm (radio de Bohr), un radio de van der Waals de 155pm, un radio covalente de 75pm y estados de oxidación 3, 5, 4, 2 y 1. Como propiedades físicas, el nitrógeno se encuentra en estado gaseoso bajo condiciones ordinarias y tiene una densidad de 1,2506 kg/m³, un punto de fusión de -210 °C, un punto de ebullición de -196 °C, una entalpía de vaporización de 5,57 kJ/mol, una entalpía de fusión de 0,7087 kJ/mol y un punto crítico de -147 °C y 3,39 MPa. El nitrógeno tiene una estructura cristalina hexagonal, un calor específico de 1040 J/(K.kg), una conductividad eléctrica de 10⁶ S/m, una conductividad térmica de 0,02598 W/(K.m) y una velocidad del sonido de 334 m/s a 20 °C. De los dieciséis isótopos conocidos hasta el momento de este elemento, sólo dos son estables ¹⁴N y ¹⁵N.

La historia del nitrógeno se remonta a la Edad Media, cuando el cloruro de amonio (NH₄Cl) era conocido como sal de amoniaco por los alquimistas. Este compuesto era obtenido en Egipto al calentar sal, orina y estiércol. Varias décadas más tarde, los químicos británicos Joseph Priestley y Henry Cavendish lograron aislar nitrógeno en forma de gas al eliminar el oxígeno del aire. Estos dos científicos también notaron que esta sustancia podía matara un ratón o apagar una vela encendida, aunque no supusieron que se trataba de un nuevo elemento. Este descubrimiento sería llevado a cabo por el químico escocés Daniel Rutherford en Escocia, en 1772, quien inicialmente lo llamó “aire flogisticado”.

El nombre del nitrógeno proviene de los vocablos griegos nitro (νίτρον), que antiguamente hacía referencia a algunos compuestos de potasio y sodio con nitrógeno como e salitre, y geno (γεν), que traduce “generar” o “producir”. Así, nitrógeno quiere decir “productor de salitre”. Como otros gases, el nitrógeno no tiene color ni olor. Este constituye el 78% de toda la atmósfera, estando presente también en los seres vivos y en los hidrocarburos. Mientras tanto, en la corteza tiene una concentración de 19 ppm. Cada año, se extraen de la atmósfera, por destilación, cerca de 45 millones de toneladas para diversos fines. Dada su casi omnipresencia, este elemento puede ser explotado en cualquier parte del planeta.

El nitrógeno es fundamental para los procesos biológicos de los organismos vivos. Así, es uno de los constituyentes del ARN, el ADN y los aminoácidos, componentes esenciales de las proteínas. Este gas también es absorbido por las algas y las plantas como parte del ciclo del nitrógeno. Aprovechando sus funciones biológicas, el nitrógeno se utiliza como fertilizante para los cultivos. También se emplea para a producción de explosivos, amoniaco, tintes y ácido nítrico. Dada su poca reactividad, se utiliza para crear atmósferas y conservar alimentos. De igual forma, se usa en la producción de componente electrónicos como los diodos y los transistores; en la industria metalúrgica para recocer el acero y hacer más maleable; y como refrigerante y congelante para la conservación de material orgánico.

¿Cuáles son los compuestos del nitrógeno?

Los principales compuestos del nitrógeno son: Amidinas, Aminas, Aminoácidos, Azidas, Azoderivados, Cianuros, Compuestos de amonio, Compuestos de organonitrogenados, fulminatos, heterociclos nitrogenados, hidracinas, hiponitritos, nitratos, nitrilos, nitritos, nitroderivados, nitruros, oxácidos con nitrógeno, óxidos de nitrógeno, quinoxalinas, sales de diazonio y tioureas.