Azoto (Z=7): O Elemento Abundante e Inerte na Atmosfera

O Papel Essencial do Azoto

O Azoto (símbolo N, número atómico 7) é um elemento químico abundante na atmosfera terrestre e fundamental para a vida na Terra. Embora seja inerte na sua forma molecular (N₂), é indispensável para muitos processos biológicos e industriais.

Contribuição do nitrogênio para os processos vitais

Os organismos não consomem N₂ atmosférico (uma forma extremamente estável). Apenas algumas bactérias fixadoras de nitrogênio (diazotróficas) o convertem em NH₃ biologicamente utilizável. Consequência de um déficit: Deterioração progressiva das funções biológicas (déficit em proteínas, em DNA, etc.), mas não há morte imediata como ocorre com o oxigênio.

História da Descoberta

1772: Primeiro isolamento por Daniel Rutherford
O gás azoto foi isolado pela primeira vez por Daniel Rutherford, um cientista escocês, que o chamou de "ar nocivo" devido à sua incapacidade de suportar a combustão.

1790: Reconhecimento do seu caráter inerte
O cientista britânico Henry Cavendish também contribuiu para a caracterização do azoto ao estudar o seu papel na respiração e a sua não reatividade com o oxigénio.

Estrutura Atómica

Constituição: O átomo de azoto possui 7 prótons, 7 neutrões e 7 electrões, com uma configuração electrónica de 1s² 2s² 2p³.
Isótopos:

• Azoto-14 (¹⁴N): isótopo estável, representando 99,63% do azoto natural.
• Azoto-15 (¹⁵N): isótopo estável, utilizado em investigação científica, especialmente em biologia e geoquímica.

Propriedades Físicas

• Gás diatómico (N₂), incolor, inodoro, insípido.
• Massa molar: ≈ 28.014 g/mol
• Ponto de fusão: 63.15 K (−210.00 °C)
• Ponto de ebulição: 77.36 K (−195.79 °C)
• Densidade: ~1.2506 g/L (a 0°C e 1 atm)
• Inerte à temperatura ambiente, não interage facilmente com outros gases ou elementos.

Reatividade Química

• Gás inerte (reactividade muito baixa) na forma molecular N₂.
• Reage em condições extremas (alta temperatura, pressão) com o hidrogénio para formar amoníaco (NH₃) através do processo Haber-Bosch.
• Forma óxidos de azoto (NO, NO₂) ao reagir com o oxigénio na atmosfera.
• Envolvido na fixação biológica do azoto, essencial para a produção de proteínas nas plantas.

Aplicações Industriais e Tecnológicas

• Síntese do amoníaco (NH₃) para a produção de fertilizantes (processo Haber-Bosch).
• Produção de nitratos utilizados em explosivos e materiais químicos.
• Uso em circuitos electrónicos e criogénicos devido às suas propriedades de inércia.
• Azoto líquido utilizado como refrigerante em diversas aplicações criogénicas.
• Papel-chave na fabricação de semicondutores e na produção de gases de efeito estufa (NOx).

Papel Biológico e Ecológico

• Fixação do azoto: processo natural que permite às plantas assimilarem o azoto do ar sob a forma de nitratos através de bactérias simbióticas.
• O ciclo do azoto: processo biogeoquímico essencial para o crescimento das plantas e a produção de proteínas.
• Presença no ADN e nos aminoácidos, elementos básicos dos organismos vivos.
• Utilização do azoto para a síntese de hidrazina, utilizada em certos medicamentos e produtos químicos.

Desafios Ambientais e Industriais

• Problemas de poluição do ar devido aos óxidos de azoto (NOx), principais responsáveis pela formação de ozono troposférico.
• Contribuição para o efeito estufa e para as chuvas ácidas através das emissões de dióxido de azoto (NO₂).
• Uso excessivo de fertilizantes azotados na agricultura, levando à poluição dos solos e das águas.