Nitrógeno (Z=7): El Elemento Abundante e Inerte en la Atmósfera
El Papel Esencial del Nitrógeno
El Nitrógeno (símbolo N, número atómico 7) es un elemento químico abundante en la atmósfera terrestre y fundamental para la vida en la Tierra. Aunque es inerte en su forma molecular (N₂), es indispensable para muchos procesos biológicos e industriales.
Contribución del nitrógeno a los procesos vitales
Los organismos no consumen N₂ atmosférico (una forma extremadamente estable). Solo ciertas bacterias fijadoras de nitrógeno (diazótrofas) lo convierten en NH₃ biológicamente utilizable. Consecuencia de un déficit: Deterioro progresivo de las funciones biológicas (déficit en proteínas, en ADN, etc.), pero no hay una muerte inmediata como con el oxígeno.
Historia del Descubrimiento
1772: Primer aislamiento por Daniel Rutherford El gas nitrógeno fue aislado por primera vez por Daniel Rutherford, un científico escocés, quien lo llamó "aire nocivo" debido a su incapacidad para sostener la combustión.
1790: Reconocimiento de su carácter inerte El científico británico Henry Cavendish también contribuyó a la caracterización del nitrógeno al estudiar su papel en la respiración y su no reactividad con el oxígeno.
Estructura Atómica
Constitución: El átomo de nitrógeno posee 7 protones, 7 neutrones y 7 electrones, con una configuración electrónica de 1s² 2s² 2p³. Isótopos:
Nitrógeno-14 (¹⁴N): isótopo estable, que representa el 99,63% del nitrógeno natural.
Nitrógeno-15 (¹⁵N): isótopo estable, utilizado en investigación científica, especialmente en biología y geoquímica.
Propiedades Físicas
Gas diatómico (N₂), incoloro, inodoro, insípido.
Masa molar: ≈ 28.014 g/mol
Punto de fusión: 63.15 K (−210.00 °C)
Punto de ebullición: 77.36 K (−195.79 °C)
Densidad: ~1.2506 g/L (a 0°C y 1 atm)
Inerte a temperatura ambiente, no interactúa fácilmente con otros gases o elementos.
Reactividad Química
Gas inerte (muy baja reactividad) en forma molecular N₂.
Reacciona en condiciones extremas (alta temperatura, presión) con el hidrógeno para formar amoníaco (NH₃) mediante el proceso Haber-Bosch.
Forma óxidos de nitrógeno (NO, NO₂) al reaccionar con el oxígeno en la atmósfera.
Implicado en la fijación biológica del nitrógeno, esencial para la producción de proteínas en las plantas.
Aplicaciones Industriales y Tecnológicas
Síntesis del amoníaco (NH₃) para la producción de fertilizantes (proceso Haber-Bosch).
Producción de nitratos utilizados en explosivos y materiales químicos.
Uso en circuitos electrónicos y criogenia debido a sus propiedades de inercia.
Nitrógeno líquido utilizado como refrigerante en diversas aplicaciones criogénicas.
Papel clave en la fabricación de semiconductores y la producción de gases de efecto invernadero (NOx).
Papel Biológico y Ecológico
Fijación del nitrógeno: proceso natural que permite a las plantas asimilar el nitrógeno del aire en forma de nitratos gracias a bacterias simbióticas.
El ciclo del nitrógeno: proceso biogeoquímico esencial para el crecimiento de las plantas y la producción de proteínas.
Presencia en el ADN y los aminoácidos, elementos básicos de los organismos vivos.
Uso del nitrógeno para la síntesis de hidracina, utilizada en ciertos medicamentos y productos químicos.
Desafíos Ambientales e Industriales
Problemas de contaminación del aire debido a los óxidos de nitrógeno (NOx), principales responsables de la formación de ozono troposférico.
Contribución al efecto invernadero y a las lluvias ácidas a través de las emisiones de dióxido de nitrógeno (NO₂).
Uso excesivo de fertilizantes nitrogenados en la agricultura, que provoca la contaminación de suelos y aguas.
