Azote
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| Azote | |||||||||||||||||||||||||
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7 N | |||||||||||||||||||||||||
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| Apparence | |||||||||||||||||||||||||
gaz incolore, liquide ou solide  L'azote liquide  Raies spectrales d'azote | |||||||||||||||||||||||||
| Propriétés générales | |||||||||||||||||||||||||
| Nom, symbole, nombre | azote, N, 7 | ||||||||||||||||||||||||
| Prononciation | / n aɪ t r ə dʒ ə n / -Jən de NY | ||||||||||||||||||||||||
| Élément Catégorie | non métalliques | ||||||||||||||||||||||||
| Groupe, période, bloc | 15 (pnictogens), 2, p | ||||||||||||||||||||||||
| Poids atomique standard | 14,007 (1) | ||||||||||||||||||||||||
| Configuration électronique | [Il] 2s 2 2p 3 2, 5  | ||||||||||||||||||||||||
| Histoire | |||||||||||||||||||||||||
| Découverte | Daniel Rutherford (1772) | ||||||||||||||||||||||||
| Nommé par | Jean-Antoine Chaptal (1790) | ||||||||||||||||||||||||
| Propriétés physiques | |||||||||||||||||||||||||
| Phase | gaz | ||||||||||||||||||||||||
| Densité | (0 ° C, 101,325 kPa) 1,251 g / L | ||||||||||||||||||||||||
| Liquid densité à BP | 0,808 g · cm -3 | ||||||||||||||||||||||||
| Point de fusion | 63,15 K , -210,00 ° C, -346,00 ° F | ||||||||||||||||||||||||
| Point d'ébullition | 77,36 K, -195,79 ° C, -320,33 ° F | ||||||||||||||||||||||||
| Point triple | 63,1526 K (-210 ° C), 12,53 kPa | ||||||||||||||||||||||||
| Point critique | 126,19 K, 3,3978 MPa | ||||||||||||||||||||||||
| La chaleur de fusion | (N 2) 0,72 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||
| Chaleur de vaporisation | (N 2) 5,56 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||
| Capacité thermique molaire | (N 2) 29,124 J · mol -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||
| La pression de vapeur | |||||||||||||||||||||||||
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| Propriétés atomiques | |||||||||||||||||||||||||
| États d'oxydation | 5, 4, 3, 2, 1, -1, -2, -3 (Fortement acide oxyde) | ||||||||||||||||||||||||
| Électronégativité | 3,04 (échelle de Pauling) | ||||||||||||||||||||||||
| énergies d'ionisation ( plus) | 1er: 1402,3 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||
| 2ème: 2856 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||
| 3ème: 4578,1 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||
| Rayon covalente | 71 ± 13 heures | ||||||||||||||||||||||||
| Rayon de Van der Waals | 155 h | ||||||||||||||||||||||||
| Miscellanées | |||||||||||||||||||||||||
| Crystal structure | hexagonal  | ||||||||||||||||||||||||
| Ordre magnétique | diamagnétique | ||||||||||||||||||||||||
| Conductivité thermique | 25,83 x 10 -3 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||
| Vitesse du son | (Gaz, 27 ° C) 353 m · s -1 | ||||||||||||||||||||||||
| Numéro de registre CAS | 7727-37-9 | ||||||||||||||||||||||||
| La plupart des isotopes stables | |||||||||||||||||||||||||
| Article détaillé: Isotopes d'azote | |||||||||||||||||||||||||
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L'azote est un élément chimique avec le symbole N et le nombre atomique 7. Azote élémentaire est un gaz incolore, inodore, insipide, et la plupart du temps inerte au gaz diatomique conditions standard, constituant 78,09% en volume de l'atmosphère terrestre . L'élément azote a été découvert comme un élément séparable de l'air, par le médecin écossais Daniel Rutherford, en 1772. Il appartient à la pnictogène famille.
L'azote est un élément commun dans l'univers, estimé à environ septième de l'abondance totale dans notre galaxie et de la système solaire . Il est synthétisé par fusion de carbone et l'hydrogène en supernovas . En raison de la volatilité de l'azote élémentaire et ses composés communs avec de l'hydrogène et de l'oxygène, l'azote est beaucoup moins commune sur les planètes rocheuses du système solaire interne, et ce est un élément relativement rare sur la Terre dans son ensemble. Cependant, comme sur Terre, de l'azote et ses composés se produisent couramment sous forme de gaz dans l'atmosphère des planètes et des lunes qui ont atmosphères.
De nombreux composés industriellement importants, tels que l'ammoniac , l'acide nitrique , les nitrates organiques ( propulseurs et explosifs), et cyanures, contenir de l'azote. La très forte liaison dans l'azote élémentaire domine chimie de l'azote, entraînant des difficultés pour les deux organismes et de l'industrie dans la conversion (ou «fixer») de la N 2 dans utiles composés , mais en même temps provoquant la libération de grandes quantités d'énergie souvent utile lorsque les composés brûler, exploser ou se dégrader de nouveau dans de l'azote gazeux. Synthétiquement-produit de l'ammoniac et de nitrates sont industriels clés engrais et les nitrates des engrais sont la clé provoquant polluants dans le eutrophisation des systèmes d'eau.
En dehors de leurs principales utilisations que les engrais et l'énergie-magasins, des composés azotés organiques sont polyvalents. L'azote est partie de matériaux aussi divers que Kevlar tissu et colle cyanoacrylate "super". L'azote est un constituant de molécules dans chaque grande catégorie de drogues, y compris les pharmacologique antibiotiques . De nombreux médicaments sont imite ou précurseurs de molécules naturelles contenant de l'azote signaux: par exemple, les nitrates organiques nitroglycérine et nitroprussiate contrôle la pression sanguine en étant métabolisé en naturelle l'oxyde nitrique. Usine alcaloïdes (souvent des produits chimiques de défense) contenir de l'azote, par définition, et donc beaucoup de médicaments contenant de l'azote notables, comme la caféine et la morphine sont des alcaloïdes ou imite synthétiques qui agissent (comme de nombreux alcaloïdes végétaux font) sur les récepteurs de l'animal neurotransmetteurs (par exemple, synthétique amphétamines).
L'azote se produit dans tous les organismes, essentiellement en acides aminés (et donc des protéines ) et aussi dans la les acides nucléiques ( ADN et ARN). Le corps humain contient environ 3% en poids d'azote, le quatrième élément le plus abondant dans le corps après l'oxygène, du carbone et de l'hydrogène. Le cycle de l'azote décrit mouvement de l'élément de l'air dans les biosphère et des composés organiques, puis de nouveau dans l'atmosphère.
Histoire et étymologie
L'azote est formellement considérée comme ayant été découvert par le médecin écossais Daniel Rutherford en 1772, qui a appelé à l'air nocif ou air fixe. Le fait qu'il n'y avait constituant de l'air qui ne supporte pas le combustion était clair pour Rutherford. L'azote a été également étudié à la même époque par Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish, et Joseph Priestley, qui se est référé à lui comme l'air brûlé ou phlogiftiqué air. De l'azote gazeux était assez inerte Antoine Lavoisier parlé comme " l'air méphitique "ou l'azote, du mot grec ἄζωτος (azotos) signifiant" sans vie ". Dans ce document, les animaux morts et les flammes se sont éteintes. Le nom de Lavoisier pour l'azote est utilisé dans de nombreuses langues (français, italien, polonais, russe, albanais, etc. .) et reste encore en anglais dans les noms communs des nombreux composés, tels que l'hydrazine et les composés de la ion azide.
Le mot anglais azote (1794) entré dans la langue de la nitrogène français, inventé en 1790 par le chimiste français Jean-Antoine Chaptal (1756-1832), de la "nitron" Greek ( le carbonate de sodium) et le gène français (production). Le gaz avait été trouvé dans l'acide nitrique . Le sens de Chaptal était que de l'azote gazeux est la partie essentielle de l'acide nitrique, à son tour formé à partir du salpêtre ( nitrate de potassium ), alors connu comme nitre. Ce mot dans le monde plus ancienne décrite à l'origine sodium sels qui ne contiennent pas de nitrate, et est un apparenté natron.
Les composés azotés étaient bien connus par les Moyen Age. alchimistes savaient acide nitrique comme l'eau-forte (eau forte). Le mélange d'acide nitrique et les acides chlorhydrique était connu comme l'eau régale (eau royale), célèbre pour sa capacité à dissoudre l'or (le roi des métaux). Le premier militaire, et les applications industrielles, agricoles de composés azotés utilisés salpêtre ( nitrate de sodium ou le nitrate de potassium), notamment dans la poudre à canon , et plus tard comme engrais . En 1910, Lord Rayleigh a découvert que d'une décharge électrique dans le gaz d'azote produit "azote actif", une forme allotropique jugée monoatomique. Le «nuage tourbillonnant de lumière jaune brillante" produit par son appareil réagit avec le mercure pour produire explosive nitrure de mercure.
Production
De l'azote gazeux est un gaz industriel produit par la fraction de distillation de liquide air , ou par des moyens mécaniques utilisant de l'air gazeux (ce est à dire, inverse sous pression membrane d'osmose ou Pressure Swing Adsorption). Commercial azote est souvent un sous-produit de traitement d'air pour la concentration industrielle de l'oxygène pour la production d'acier et d'autres fins. Lorsque fourni comprimé dans les cylindres, il est souvent appelé OFN (de l'azote sans oxygène).
Dans un laboratoire de chimie, il est préparé en traitant une solution aqueuse de avec du chlorure d'ammonium le nitrite de sodium.
- NH4CI (aq) + NaNO 2 (aq) → N 2 (g) + NaCl (aq) + 2 H 2 O (l)
De petites quantités d'impuretés N et HNO 3 sont également formés dans cette réaction. Les impuretés peuvent être éliminées en faisant passer le gaz à travers l'acide sulfurique aqueux contenant le dichromate de potassium. Très azote pur peut être préparé par la décomposition thermique de azoture de baryum ou de l'azide de sodium.
- 2 NaN 3 → 2 Na + 3 N 2
Propriétés
L'azote est un non métallique, avec un électronégativité de 3,04. Il a cinq électrons dans son coque externe et, par conséquent, trivalent dans la plupart des composés. Le triple liaison dans de l'azote moléculaire (N 2) est l'un des plus forts. La difficulté résultant de la conversion N 2 en d'autres composés, et la facilité (et la libération de haute énergie associée) de conversion des composés d'azote en élémentaire N 2, ont dominé le rôle de l'azote dans la nature et les activités économiques humaines.
À azote moléculaire à la pression atmosphérique condense ( liquéfie ) à 77 K (-195,79 ° C ) et gèle à 63 K (-210,01 ° C) dans la bêta hexagonale cristal serrée allotropique forme. Ci-dessous 35,4 K (-237,6 ° C) azote assume le forme allotropique cristalline cubique (appelée la phase alpha). L'azote liquide, un fluide semblable à l'eau en apparence, mais avec 80,8% de la densité (masse volumique de l'azote liquide à son point d'ébullition est 0,808 g / ml), est un commune cryogène.
Allotropes instables d'azote constitué de plus de deux atomes d'azote ont été produites en laboratoire, comme N 3 et N 4. Sous des pressions extrêmement élevées (1,1 millions atm) et des températures élevées (2000 K), comme produit en utilisant un diamant cellule d'enclume, l'azote se polymérise en la structure unique lié cristal gauche cube. Cette structure est similaire à celle du diamant , et les deux ont extrêmement forte des liaisons covalentes. N 4 est surnommée «diamant d'azote".
Autres allotropes (encore) comprennent unsynthesized hexazine (N 6, un benzène analogique) et octaazacubane (N 8, un cubane analogique). Le premier est prévu pour être très instable, tandis que le second est prévu pour être cinétiquement stable, pour des raisons de symétrie orbital.
Isotopes
Il ya deux stables isotopes d'azote: 14 N et 15 N. De loin, le plus commun est 14 N (99,634%), qui est produite dans le Cycle CNO en étoiles . Sur les dix isotopes produits par synthèse, 13 n a une demi-vie de dix minutes et les isotopes restants ont des demi-vies de l'ordre de quelques secondes ou moins.
Réactions biologiquement médiation (par exemple, l'assimilation, la nitrification , et dénitrification) contrôler fortement dynamique de l'azote dans le sol. Ces réactions entraînent généralement 15 N enrichissement de la substrat et l'appauvrissement de la produit.
Une petite partie (0,73%) de l'azote moléculaire dans l'atmosphère de la Terre est le isotopologue 14 N 15 N, et presque tout le reste est 14 N 2.
Le radio-isotope N 16 le radionucléide est dominant dans le caloporteur de réacteurs à eau pressurisée ou réacteurs à eau bouillante en fonctionnement normal. Il est produit à partir de 16 O (dans l'eau) via (N, p) une réaction. Il a une demi-vie courte d'environ 7,1 s, mais lors de son retour à la pourriture 16 O produit de haute énergie un rayonnement gamma (5-7 MeV).
De ce fait, l'accès à la tuyauterie de fluide de refroidissement primaire d'un réacteur à eau sous pression doit être réduite pendant le fonctionnement en puissance du réacteur. 16 N est l'un des principaux moyens utilisés pour détecter immédiatement, même de petites fuites du fluide de refroidissement primaire dans le cycle de vapeur secondaire.
De la même façon, l'accès à l'un des composants du cycle de vapeur dans un réacteur à eau centrale nucléaire ébullition doit être limité pendant le fonctionnement. Le condensat du condenseur est généralement retenu pendant 10 minutes pour permettre la décomposition de la 16 N. Ceci élimine la nécessité de protéger et limiter l'accès à l'une des conduites d'eau d'alimentation ou des pompes.
Spectre électromagnétique
L'azote moléculaire (N 2 14) est en grande partie transparent à infrarouge et rayonnement visible parce que ce est un homonucléaire molécule et, par conséquent, n'a pas moment de dipôle pour se coupler à un rayonnement électromagnétique à ces longueurs d'onde. Significatif l'absorption se produit à extrêmes ultraviolets longueurs d'onde, en commençant autour de 100 nanomètres. Ceci est associé à transitions électroniques dans la molécule aux Etats dans lesquelles la charge ne est pas répartie de manière égale entre des atomes d'azote. L'absorption d'azote conduit à une absorption importante de rayonnement ultraviolet dans la haute atmosphère de la Terre et de l'atmosphère d'autres corps planétaires. Pour des raisons similaires, moléculaire pur lasers à azote émettent typiquement de la lumière dans le domaine ultraviolet.
L'azote constitue également une contribution à visibles air luminescence de la haute atmosphère de la Terre, par excitation de l'impact d'électrons suivie par émission. Cette lueur d'air bleue visible (vu dans la polaire Aurora et à la lueur de rentrée de retourner engin spatial) entraîne généralement pas de l'azote moléculaire mais plutôt parmi les atomes d'azote libres combinant avec l'oxygène pour former l'oxyde nitrique (NO).
azote gazeux présente également scintillation.
Réactions
En général, l'azote ne est pas réactif à température et pression standard. N 2 réagit spontanément avec quelques réactifs, étant élastique pour acides et des bases et des oxydants et réducteurs plupart. Lorsque azote réagit spontanément avec un réactif, la transformation est souvent appelé filet fixation de l'azote .
L'azote élémentaire réagit avec le lithium . Lithium brûle dans une atmosphère de N 2 pour donner le nitrure de lithium:
- 6 Li + N 2 → 2 Li 3 N
Le magnésium brûle aussi dans de l'azote, formant le nitrure de magnésium.
- 3 Mg + N 2 → Mg 3 N 2
N 2 forme une variété de des produits d'addition avec des métaux de transition. Le premier exemple d'un complexe de diazote est [Ru (NH 3) 5 (N 2)] 2+ (voir la figure à droite). Cependant, il est intéressant de noter que le ligand N2 a été obtenu par la décomposition de l'hydrazine, et la coordination de diazote pas libre. De tels composés sont maintenant nombreux autres exemples comprennent IrCl (N 2) (PPh 3) 2, W (N 2) 2 ( Ph 2 PCH 2 CH 2 PPh 2) 2 et [(η 5 -C 5 H 4 Me) 2 Zr] 2 ( 2 μ, η 2, η 2 -N 2). Ces complexes illustrent la façon dont N 2 peut se lier au métal (s) dans nitrogénase et le catalyseur pour la Procédé Haber. Un procédé catalytique à N 2 pour réduire l'ammoniac avec l'utilisation d'une molybdène complexe en présence d'une source de protons a été publié en 2005.
Le point de départ pour la production industrielle de composés azotés est le Procédé Haber, dans lequel l'azote est fixé par réaction de N 2 et H 2 sur un fer (II, III) oxyde (Fe 3 O 4) un catalyseur à environ 500 ° C et 200 atmosphères pression. La fixation biologique de l'azote en libre-vie cyanobactéries et dans la nodules racinaires de plantes produit également de l'ammoniac à partir d'azote moléculaire. La réaction, qui est la source de la majeure partie de l'azote dans la biosphère , est catalysée par la nitrogénase complexe enzymatique qui contient des atomes de Fe et Mo, en utilisant l'énergie dérivée de l'hydrolyse de l'adénosine triphosphate (ATP) en l'adénosine diphosphate et inorganique phosphate (-20,5 kJ / mol).
Occurrence
L'azote est le principal constituant de la Terre de l ' atmosphère (78,082% en volume de l'air sec, 75,3% en poids dans de l'air sec). Toutefois, cette forte concentration ne reflète pas faible abondance globale de l'azote dans la composition de la Terre, d'où la plupart de l'élément échappé par évaporation solaire, au début de la formation de la planète.
L'azote est un élément commun dans l'univers, et est estimé à environ septième plus abondant élément chimique en masse dans l'univers, notre galaxie et le système solaire. Sa présence y est pensé pour être entièrement due à la synthèse par fusion à partir de carbone et d'hydrogène en supernovae. Dans ces endroits, il a été créé par processus de fusion de carbone et d'hydrogène en supernovae . moléculaire de l'azote et de l'azote composés ont été détectés dans l'espace interstellaire par les astronomes utilisant le FUSE.
En raison de la volatilité de l'azote élémentaire et également ses composés communs avec l'hydrogène et de l'oxygène, de l'azote et les composés ont été chassés de la planétésimaux dans le système solaire primitif par la chaleur du soleil, et sous la forme de gaz, ont été perdus aux planètes rocheuses du système solaire interne. L'azote est donc un élément relativement rare sur ces planètes intérieures, y compris la terre, dans son ensemble. En cela, l'azote ressemble néon, qui a une abondance similaire dans l'univers, mais est également rare dans le système solaire interne. L'azote est estimé à 30 e des éléments en abondance croûte. Il existe certains minéraux d'azote relativement peu répandue, comme le salpêtre (nitrate de potassium), Chili salpêtre (nitrate de sodium) et sel ammoniac (chlorure d'ammonium). Même ceux-ci sont connus en tant que concentré principalement de fonds marins par évaporation, en raison de leur solubilité aisée de la plupart d'origine naturelle de composés d'azote dans l'eau. Une tendance similaire se produit avec la solubilité dans l'eau de la lumière rare élément de bore .
Cependant, l'azote et ses composés se produisent beaucoup plus souvent sous forme de gaz dans l'atmosphère des planètes et des lunes qui sont assez grand pour avoir atmosphères. Par exemple, de l'azote moléculaire est un constituant majeur non seulement de l'atmosphère terrestre, mais aussi la Saturnian lune Épaisse atmosphère de Titan. En outre, en raison de retendre par gravité à des températures plus froides, de l'azote et ses composés se produisent dans appréciable à des traces dans les atmosphères planétaires des planètes géantes gazeuses.
L'azote est présent dans tous les organismes vivants, des protéines, des acides nucléiques et d'autres molécules. Il est généralement jusqu'à environ 4% du poids sec de la matière végétale, et d'environ 3% du poids du corps humain. Ce est une composante importante de déchets d'origine animale (par exemple, guano), habituellement sous la forme d' urée , acide urique, composés d'ammonium, et les dérivés de ces produits azotés, qui sont essentiels nutriments pour toutes les plantes qui ne peuvent pas fixer l'azote atmosphérique .
Composés
Le principal neutre l'hydrure d'azote est l'ammoniac (N H 3), bien que l'hydrazine (N 2 H 4) est aussi couramment utilisé. L'ammoniac est plus base de l'eau par six ordres de grandeur. En solution d'ammoniac constitue la ammonium ions (NH +
4). Ammoniac liquide (point 240 K d'ébullition) est amphiprotique (affichant soit Brønsted-Lowry de caractère acide ou basique) et forme ammonium et moins commune ions amide (NH -
2); deux amides et nitrure (N 3-) sels sont connus, mais décomposer dans l'eau. Séparément, les composés d'alkyle doublement, triplement et quadruplement substitués de l'ammoniac sont appelées amines (quatre substitutions dans le commerce, pour former les amines quaternaires et biologiquement importantes, conduit à un azote chargé positivement, et ainsi une émulsion eau-soluble, ou au moins amphiphile, composé). Les grandes chaînes, des anneaux et des structures d'hydrures d'azote sont également connus, mais sont généralement instables.
D'autres classes de l'azote anions (ions chargés négativement) sont les toxiques azides (n -
3) qui sont linéaires et isoélectronique de dioxyde de carbone , mais qui se lient aux enzymes contenant du fer importantes dans le corps d'une manière plus semblable cyanure. Une autre molécule de la même structure est le gaz anesthésique incolore et relativement inerte L'oxyde nitreux (protoxyde d'oxyde, N 2 O), également connu sous le nom de gaz hilarant. Ce est l'une d'une variété d'azote oxydes qui forment une famille souvent abrégés NOx. L'oxyde nitrique ( le monoxyde d'azote, NO), est un produit naturel utilisé radicaux libres dans la transduction du signal dans les plantes et les animaux, par exemple, dans vasodilatation en provoquant le muscle lisse des vaisseaux sanguins à se détendre. Le rouge et toxique le dioxyde d'azote NO 2 contient un non apparié électrons et est un élément important du smog . molécules d'azote contenant des électrons non appariés montrent une tendance à dimériser (appariement ainsi les électrons) et sont, en général, très réactif. Les acides correspondants sont HNO 2 nitreux et l'acide nitrique HNO3, avec les sels correspondants appelés nitrites et nitrates .}
Les oxydes supérieurs le trioxyde de diazote N 2 O 3, tétroxyde de diazote N 2 O 4 et pentoxyde de diazote N 2 O 5, sont instables et explosive, en conséquence de la stabilité chimique de N 2. Presque tous Moteur de fusée hypergolic utilise N 2 O 4 comme oxydant; les carburants, les diverses formes de hydrazine, sont également des composés azotés. Ces moteurs sont largement utilisés sur les engins spatiaux tels que la navette spatiale et ceux de la Programme Apollo parce que leurs propulseurs sont liquides à température ambiante et l'allumage se produit au contact sans un système d'allumage, ce qui permet de nombreuses brûlures précisément contrôlées. Certains véhicules de lancement comme le Titan II et Ariane 1 à 4 aussi utiliser des combustibles hypergoliques, bien que la tendance est à l'écart de ces moteurs, pour des raisons de coût et de sécurité. N 2 O 4 est un intermédiaire dans la fabrication d'acide nitrique HNO 3, l'un des rares acides plus forts que hydronium et une assez forte agent oxydant.
L'azote est remarquable pour la gamme de composés instables explosive qu'elle peut produire. Triiodure d'azote NI 3 est un extrêmement sensible contacter explosive. La nitrocellulose, produit par nitration de la cellulose avec de l'acide nitrique, est également connu comme fulmicoton. Nitroglycérine, faite par nitration de la glycérine, l'ingrédient est dangereusement explosif instable dynamite. L'explosif relativement stable, mais moins puissant trinitrotoluène (TNT) est l'explosif norme à laquelle la puissance des explosions nucléaires sont mesurés.
L'azote peut également être trouvée dans les composés organiques . Azote commun groupes fonctionnels comprennent: des amines , les amides, des groupes nitro, imines, et énamines. La quantité d'azote dans un substance chimique peut être déterminée par la Méthode de Kjeldahl.
Applications
De l'azote gazeux
De l'azote gazeux a une variété d'applications, y compris comme une portion remplacement inerte pour l'air où oxydation ne est pas souhaitable;
- Comme un atmosphère modifiée, pur ou en mélange avec du dioxyde de carbone , afin de préserver la fraîcheur des aliments emballés ou en vrac (en retardant rancissement et d'autres formes de dommages oxydatifs) d'azote pur comme additif alimentaire est étiqueté dans le Union Eurpean avec le Numéro E E941 .
- Dans ordinaire les ampoules à incandescence comme une alternative bon marché à l'argon .
- La production de composants électroniques tels que transistors, diodes et circuits intégrés .
- Séchés et mis sous pression, en tant que diélectrique gaz pour équipements haute tension.
- La fabrication de acier inoxydable.
- Utilisé dans les systèmes de carburant d'aéronefs militaires pour réduire les risques d'incendie, (voir système d'inertage).
- Au sommet de explosifs liquides en tant que mesure de sécurité.
- Remplissage automobile et aéronautique pneus en raison de son inertie et le manque d'humidité ou de qualités oxydantes, par opposition à l'air. La différence de N 2 contenu entre l'air et N 2 pur est de 20%.
- Utilisé comme un projet de propulseur pour le vin , et comme une alternative à ou avec du dioxyde de carbone pour d'autres boissons.
L'azote est souvent utilisé au cours des procédures de préparation des échantillons pour l'analyse chimique. Il est utilisé pour concentrer et réduire le volume des échantillons liquides. Diriger un courant sous pression d'azote gazeux perpendiculaire à la surface du liquide permet au solvant de se évaporer tout en laissant le soluté (s) et du solvant non évaporé en arrière.
les réservoirs d'azote sont également remplacer le dioxyde de carbone comme source d'énergie principale pour pistolets de paintball. L'azote doit être maintenu à une pression plus élevée que le CO 2, N 2 réservoirs faisant plus lourd et plus cher.
L'azote peut être utilisé en remplacement ou en combinaison avec du dioxyde de carbone pour mettre sous pression des fûts de bière , en particulier stouts et les Britanniques ales, en raison de la plus petite il produit des bulles, ce qui rend la bière distribuée plus lisse et plus capiteux. Une pression d'azote capsule sensibles communément connu comme un " Widget "permet azote chargé bières pour être emballés dans des canettes et bouteilles.
L'azote liquide
L'azote liquide est un liquide cryogénique. A la pression atmosphérique, il bout à -195,8 ° C. Lorsque isolé dans des récipients appropriés tels que Flacons Dewar, il peut être transporté sans trop la perte par évaporation.
Comme la glace sèche , la principale utilisation de l'azote liquide est comme un réfrigérant. Entre autres choses, il est utilisé dans le cryoconservation du sang, des cellules reproductrices ( sperme et œuf), et d'autres échantillons biologiques et de matériaux. Il est utilisé dans le contexte clinique dans cryothérapie pour éliminer les kystes et les verrues sur la peau. Il est utilisé dans pièges à froid pour certains équipements de laboratoire et de refroidir les détecteurs infrarouges ou Détecteurs de rayons X. Il a également été utilisée pour refroidir les unités centrales de traitement et d'autres dispositifs dans les ordinateurs qui sont overclocké, et qui produisent plus de chaleur que pendant le fonctionnement normal.
Les composés azotés
Azote moléculaire (N 2) dans l'atmosphère est relativement non réactif en raison de son lien très fort, et N 2 joue un rôle inerte dans le corps humain, ne étant ni produite ni détruite. Dans la nature, l'azote est converti en biologique (et industriellement) composés utiles par la foudre, et par certains organismes vivants, notamment certaines bactéries (ce est- fixation d'azote bactéries voient rôle biologique ci-dessous). Azote moléculaire est libéré dans l'atmosphère dans le processus de décomposition, dans les tissus végétaux et animaux morts.
La capacité de combiner ou fixer, azote moléculaire est un élément clé de la chimie industrielle moderne, où l'azote et le gaz naturel sont convertis en ammoniac via le Procédé Haber. L'ammoniac, à son tour, peut être utilisé directement (principalement comme un engrais , et dans la synthèse des engrais nitrés), ou en tant que précurseur de nombreux autres matériaux y compris importants explosifs, en grande partie par l'intermédiaire de la production d' acide nitrique par le Procédé Ostwald.
Les organiques et inorganiques des sels d'acide nitrique ont été historiquement important que les dépanneurs de l'énergie chimique. Ils comprennent des composés importants tels que le nitrate de potassium (utilisé dans la poudre ) et nitrate d'ammonium, un engrais importante et explosive (voir ANFO). Divers autres composés organiques nitrés, tels que nitroglycérine, trinitrotoluène, et nitrocellulose, sont utilisés comme des poudres et explosifs d'armes à feu modernes. L'acide nitrique est utilisé comme agent oxydant alimenté en liquide roquettes. Hydrazine et dérivés d'hydrazine trouver utilisation comme fusée combustibles et monergols. Dans la plupart de ces composés, l'instabilité de base et la tendance à brûler ou exploser est dérivé du fait que l'azote est présent sous forme d'un oxyde, et non pas comme la molécule d'azote beaucoup plus stable (N 2), qui est un produit des composés ' la décomposition thermique. Lorsque nitrates brûler ou exploser, la formation de la triple liaison puissante dans le N 2 produit la plupart de l'énergie de la réaction.
L'azote est un constituant de molécules dans chaque classe de médicaments majeur dans la pharmacologie et de la médecine. Le protoxyde d'azote (N 2 O) a été découvert au début du 19e siècle pour être une anesthésie partielle, si elle n'a pas été utilisée comme anesthésique chirurgical que plus tard. Appelé " gaz hilarant ", il a été constaté capable d'induire un état de désinhibition sociale ivresse ressemblant. D'autres médicaments contenant de l'azote notables sont des médicaments dérivés de plantes alcaloïdes, tels que la morphine (il existe de nombreux alcaloïdes connus pour avoir des effets pharmacologiques; dans certains cas, ils apparaissent comme des défenses chimiques naturelles des plantes contre la prédation). Les médicaments qui contiennent de l'azote comprennent toutes les principales classes d'antibiotiques et de médicaments à base de nitrate organiques comme nitroglycérine et nitroprussiate que réguler la pression artérielle et de l'action du cœur en imitant l'action de l'oxyde nitrique.
Rôle biologique
L'azote est un élément essentiel du aminés et acides nucléiques, essentielle à la vie sur Terre.
Azote élémentaire dans l'atmosphère ne peut pas être utilisé directement soit par des plantes ou des animaux, et doit être converti en un (ou «fixe») état réduit pour être utile pour les plantes supérieures et les animaux. Précipitations contient souvent des quantités importantes de ammonium et de nitrate , pensé pour résultent de fixation de l'azote par la foudre et autres phénomènes électriques atmosphériques. Ce fut d'abord proposé par Liebig en 1827 et confirmé plus tard. Cependant, parce que ammonium est préférentiellement retenue par la couvert forestier par rapport au nitrate atmosphérique, plus l'azote fixe atteint le sol sous les arbres surface que le nitrate. nitrate du sol est préférentiellement assimilée par arbre racines par rapport à d'ammonium du sol.
Spécifiques des bactéries (par exemple, Rhizobium trifolium) possèdent nitrogénase enzymes qui peuvent fixer l'azote atmosphérique (voir la fixation d'azote ) en une forme ( ion ammonium) qui est chimiquement utile pour les organismes supérieurs. Ce processus nécessite une grande quantité d'énergie et des conditions anoxiques. Ces bactéries peuvent vivre librement dans le sol (par exemple, Azotobacter) mais normalement existent dans un dans la relation symbiotique nodules racinaires de légumineuses (par exemple, trèfle, Trifolium, ou de soja plante, Glycine max ). bactéries fixatrices d'azote sont également symbiotique avec un certain nombre d'espèces végétales indépendants, tels les aulnes ( Alnus) spp., Lichens, Casuarina, Myrica, hépatiques et Gunnera.
Dans le cadre de la relation symbiotique, la plante convertit le «fixe» ion ammonium, des oxydes d'azote et d'acides aminés pour former des protéines et d'autres molécules (par exemple, les alcaloïdes). En contrepartie de l'azote «fixe», la plante sécrète sucres aux bactéries symbiotiques. Légumineuses maintenir un anaérobie (sans oxygène) environnement pour leurs bactéries fixatrices d'azote.
Les plantes sont capables d'assimiler directement l'azote sous forme de nitrates qui peuvent être présents dans le sol de gisements naturels de minéraux, engrais artificiels, déchets animaux, ou de la pourriture organique (comme le produit de bactéries, mais pas les bactéries spécifiquement associés à l'usine). Nitrates absorbés dans ce mode sont convertis en nitrites par l'enzyme Nitrate Réductase, et ensuite convertie en ammoniac par une autre enzyme appelée nitrite réductase.
Les composés azotés sont des blocs de construction de base en biologie animale ainsi. Les animaux utilisent contenant de l'azote des acides aminés d'origine végétale comme matières de départ pour tous biochimie animale des composés d'azote, y compris la fabrication de protéines et acides nucléiques. les insectes se nourrissant de plantes sont tributaires de l'azote dans l'alimentation, telles que variation de la quantité d'engrais azoté appliqué à une plante peut affecter le taux d'insectes se nourrissant de plantes fécondés de reproduction.
Nitrate soluble est un facteur limitant important dans la croissance de certaines bactéries dans les eaux océaniques. Dans de nombreux endroits dans le monde, artificiels engrais appliqués aux cultures des terres pour accroître les rendements résultent dans la livraison de ruissellement d'azote soluble aux océans aux embouchures des rivières. Ce processus peut se traduire par eutrophisation de l'eau, car la croissance bactérienne conduit azote épuise l'oxygène de l'eau au point que tous les organismes supérieurs meurent. Bien connu zones «zone morte» aux États-Unis Côte du Golfe et la mer Noire sont dues à ce processus polluante importante.
Beaucoup de poissons d'eau salée la production de grandes quantités de oxyde de triméthylamine pour les protéger de la haute effets osmotiques de leur environnement; conversion de ce composé de diméthylamine est responsable de l'odeur au début de poissons d'eau salée unfresh. Chez l'animal, radical libre l'oxyde nitrique (NO) (dérivé d'un acide aminé ), sert de molécule régulatrice importante pour la circulation.
Réaction rapide de l'oxyde nitrique avec de l'eau chez les animaux se traduit par la production de son métabolite nitrite. Animal le métabolisme de l'azote dans les protéines, en général, se traduit par L'excrétion de l'urée , tandis que le métabolisme des animaux de acides nucléiques résultats de l'excrétion de l'urée et acide urique. L'odeur caractéristique de la chair animale décroissance est due à la création de longue chaîne, contenant de l'azote des amines , tels que putrescine et cadavérine, qui sont des produits de dégradation des acides aminés ornithine et lysine, respectivement, dans la décomposition des protéines.
Decay des organismes et de leurs produits de déchets peut produire de petites quantités de nitrate, mais la plupart décroissance revient finalement teneur en azote dans l'atmosphère, que l'azote moléculaire. La circulation de l'atmosphère de l'azote, des composés organiques, puis retour à l'atmosphère, est appelé le cycle de l'azote .
Sécurité
Libération rapide de l'azote gazeux dans un espace fermé peut déplacer l'oxygène, et représente donc un risque d'asphyxie. Cela peut se produire avec peu de symptômes d'alerte, car l'humain corps de la carotide est une façon relativement lente et une faible teneur en oxygène (hypoxie) système de détection pauvres. Un exemple se est produit peu de temps avant le lancement de la première mission de la navette spatiale en 1981, lorsque deux techniciens ont perdu la conscience (et l'un d'eux sont morts) après qu'ils marchaient dans un espace situé dans la navette de Plate-forme mobile de lancement qui est pressurisée avec de l'azote pur à titre de précaution contre l'incendie. Les techniciens auraient pu quitter la salle se ils avaient éprouvé les premiers symptômes de l'azote respiration.
Lorsqu'il est inhalé à haute pressions partielles (plus d'environ 4 bar, rencontrées à des profondeurs inférieures à 30 m plongée sous-marine), de l'azote commence à agir comme un agent anesthésique. Il peut causer narcose à l'azote, un état semi-anesthésié temporaire de déficience mentale semblable à celle causée par l'oxyde nitreux.
L'azote se dissout également dans le la circulation sanguine et le corps gras. Décompression rapide (en particulier, dans le cas de plongeurs remontant trop rapidement, ou astronautes décompression trop rapidement de la pression de la cabine à la pression de combinaison spatiale) peut conduire à une condition potentiellement mortelle appelée la maladie de décompression (anciennement connu sous le nom de maladie des caissons ou les coudes), lorsque les bulles d'azote se forment dans le sang, les nerfs, les articulations et d'autres zones sensibles ou vitales. D'autres gaz inertes "" (ces gaz autres que le dioxyde de carbone et d'oxygène) provoquer les mêmes effets de bulles composées d'entre eux, de sorte que le remplacement de l'azote dans gaz respiratoires peuvent empêcher narcose à l'azote, mais ne empêche pas la maladie de décompression.
Le contact direct de la peau avec azote liquide va causer de graves gelures («brûlures» cryogéniques). Ceci peut se produire presque instantanément au contact, ou après une seconde ou plus, en fonction de la forme de l'azote liquide. Azote liquide en vrac provoque moins de congélation rapide qu'un jet de brume d'azote (comme est utilisé pour geler certaines excroissances de la peau dans la pratique de la dermatologie). La surface supplémentaire fournie par les matériaux d'azote imbibé est également important, avec des vêtements ou un coton imbibé causer beaucoup plus de dommages rapide qu'un déversement de liquide direct avec la peau. Complet "contact" entre la peau nue et grands-gouttelettes collectées ou des piscines de l'azote liquide peut être empêché pour une seconde ou deux, par une couche de gaz isolant de l' effet Leidenfrost. Cela peut donner à la peau une seconde de la protection de l'état liquide en vrac d'azote. Cependant, l'azote liquide appliqué sur la peau dans le brouillard, et sur les tissus, contourne cet effet, les engelures et provoque immédiatement.
Les capteurs d'oxygène sont parfois utilisés comme une mesure de sécurité lorsque vous travaillez avec de l'azote liquide à avertir les travailleurs des déversements de gaz dans un espace confiné.
