Propiedades del gas nitrógeno y el nitrógeno

El nitrógeno constituye la mayor parte de la atmósfera terrestre: 78,1 por ciento en volumen. Es tan inerte a temperatura y presión estándar que se le llamó «azote» (que significa «sin vida») en el Método de la Nomenclatura Química de Antoine Lavoisier. Sin embargo, el nitrógeno es una parte vital de la producción de alimentos y fertilizantes y un componente del ADN de todos los seres vivos.

Características

El gas nitrógeno (símbolo químico N) es generalmente inerte, no metálico, incoloro, inodoro e insípido. Su número atómico es 7, y tiene un peso atómico de 14.0067. El nitrógeno tiene una densidad de 1.251 gramos/litro a 0 C y una gravedad específica de 0.96737, haciéndolo ligeramente más ligero que el aire.

A una temperatura de -210,0 C y una presión de 12,6 kilopascales, el nitrógeno alcanza su triple punto (el punto en el que un elemento puede existir en forma gaseosa, líquida y sólida simultáneamente).

Propiedades químicas del nitrógenoPropiedades químicas del nitrógeno

El nitrógeno es un no metálico con una electronegatividad de 3.04. Tiene cinco electrones en su capa externa y es, por lo tanto, trivalente en la mayoría de los compuestos. El triple enlace en nitrógeno molecular (N2) es uno de los más fuertes conocidos.

La dificultad resultante de convertir N2 en otros compuestos, y la facilidad (y la alta liberación de energía asociada) de convertir compuestos de nitrógeno en N2 elemental, han dominado el papel del nitrógeno tanto en la naturaleza como en las actividades económicas humanas.

Otros Estados

A temperaturas por debajo del punto de ebullición del nitrógeno de -195.79 C, el nitrógeno gaseoso se condensa en nitrógeno líquido, un fluido que se asemeja al agua y permanece inodoro e incoloro. El nitrógeno se solidifica en un punto de fusión de -210.0 C en un sólido esponjoso parecido a la nieve.

Vinculación molecular

El nitrógeno forma enlaces trivalentes en la mayoría de los compuestos. De hecho, el nitrógeno molecular exhibe el enlace triple natural más fuerte posible debido a los cinco electrones en la capa externa del átomo. Este fuerte triple enlace, junto con la alta electronegatividad del nitrógeno (3.04 en la escala de Pauling), explica su falta de reactividad.

Nitrógeno en sistemas vivos

El nitrógeno se encuentra en todos los organismos vivos, principalmente en los aminoácidos que componen las proteínas y en los ácidos nucleicos (ADN y ARN). El cuerpo humano tiene alrededor del tres por ciento de nitrógeno en peso, el cuarto elemento más abundante después del oxígeno, el carbono y el hidrógeno. El nitrógeno reside en la estructura química de casi todos los neurotransmisores y es un componente definitorio de los alcaloides, moléculas biológicas producidas como metabolitos secundarios por muchos organismos.

El ciclo del nitrógeno describe el movimiento del elemento desde el aire hacia la biosfera y los compuestos orgánicos y de vuelta a la atmósfera. Los nitratos producidos sintéticamente son ingredientes clave de los fertilizantes industriales y contaminantes clave que causan la eutrofización de los sistemas de agua.gas nitrogeno Características

Potencial

En 2001, «Nature» informó que los científicos del Carnegie Institution de Washington fueron capaces de transformar el nitrógeno gaseoso en un estado sólido sometiendo la forma gaseosa a una intensa presión. Los investigadores presionaron una muestra de nitrógeno entre dos piezas de diamante con una fuerza equivalente a 1,7 millones de veces la presión atmosférica, transformando la muestra en un sólido claro parecido al hielo, pero con una estructura cristalina como la del diamante.

A temperaturas inferiores a -173,15°C, la muestra permaneció sólida cuando se eliminó la presión. Cuando vuelve al estado gaseoso, el nitrógeno libera grandes cantidades de energía, lo que lleva al profesor de física Dr. Richard M. Martin a especular sobre su uso como combustible para cohetes.

Usos

El gas nitrógeno es útil en entornos industriales y de producción debido a su abundancia y no reactividad. En la producción de alimentos, los sistemas de supresión de gas nitrógeno pueden extinguir incendios sin temor a la contaminación.

El hierro, el acero y los componentes electrónicos, que son sensibles al oxígeno o a la humedad, se producen en una atmósfera de nitrógeno. El gas nitrógeno se combina comúnmente con el gas hidrógeno para producir amoníaco.

Aplicaciones del gas nitrógeno

El gas nitrógeno tiene una variedad de aplicaciones, incluyendo:

  • Como sustituto inerte del aire cuando la oxidación es indeseable
  • Como atmósfera modificada, pura o mezclada con dióxido de carbono, para preservar la frescura de los alimentos envasados o a granel.
  • En bombillas incandescentes ordinarias como una alternativa económica al argón
  • En la producción de componentes electrónicos como transistores, diodos y circuitos integrados
  • Llenado de neumáticos de automóviles y aviones debido a su inercia y falta de humedad o cualidades oxidativas, en comparación con el aire.
  • Como propulsor para el vino de barril y como alternativa o en combinación con el dióxido de carbono en las bebidas carbonatadas.Aplicaciones del gas nitrógeno

El nitrógeno también se utiliza en la preparación de muestras para el análisis químico con el fin de concentrar y reducir el volumen de las muestras líquidas. Dirigir una corriente presurizada de gas nitrógeno perpendicular a la superficie del líquido permite que el disolvente se evapore y al mismo tiempo deje atrás el o los solutos y el disolvente no evaporados.

Los tanques de nitrógeno también están reemplazando al dióxido de carbono como la principal fuente de energía para las pistolas de paintball. Pero, el nitrógeno debe mantenerse a una presión más alta que el CO2, lo que hace que los tanques de N2 sean más pesados y más caros.

Producción Industrial de Nitrógeno

El gas nitrógeno es un gas industrial producido por la destilación fraccionada de aire líquido o por medios mecánicos utilizando aire gaseoso (es decir, membrana de ósmosis inversa presurizada o adsorción por oscilación de presión).

El nitrógeno comercial es a menudo un subproducto del tratamiento del aire para la concentración industrial de oxígeno para la fabricación de acero y otros fines. Cuando se suministra comprimido en cilindros, a menudo se le llama OFN (nitrógeno libre de oxígeno).

Espectro de emisión de nitrógeno

El nitrógeno molecular (14N2) es en gran medida transparente a la radiación infrarroja y visible porque es una molécula homonuclear y, por lo tanto, no tiene momento dipolar para acoplar la radiación electromagnética a estas longitudes de onda. Se produce una absorción significativa a longitudes de onda ultravioleta extremas, comenzando con una longitud de onda de alrededor de 100 nanómetros.

Esto se asocia con transiciones electrónicas en la molécula a estados en los que la carga no se distribuye uniformemente entre los átomos de nitrógeno. La absorción de nitrógeno conduce a una absorción significativa de la radiación ultravioleta en la atmósfera superior de la Tierra y en las atmósferas de otros cuerpos planetarios.