Azoto - N

L'azoto (N) è essenziale per le proteine e altre molecole biologiche. L'azoto gassoso costituisce circa il 78% dell'aria secca, ma il suo comportamento e i suoi pericoli sono molto diversi da quelli dell'ammoniaca, dei nitrati e dei nitriti.

Proprietà chimiche · Usi e presenza in natura · Effetti sulla salute · Effetti ambientali · Acqua e trattamento

Proprietà chimiche dell'azoto

Alcune proprietà dell'azoto
Simbolo / numero atomico	N / 7
Gruppo / periodo / blocco	15 / 2 / p
Intervallo del peso atomico standard	[14.00643, 14.00728]
Configurazione elettronica	[He] 2s² 2p³
Forma elementare usuale	N₂, un gas incolore
Densità del gas (20 °C, 1 bar; calcolata)	1,15 g L⁻¹
Punto di fusione	−210,0 °C
Punto di ebollizione	−195,795 °C
Elettronegatività (Pauling)	3.04
Raggio atomico non legato	0,155 nm
Prima energia di ionizzazione	1402,3 kJ mol⁻¹
Isotopi stabili	¹⁴N e ¹⁵N
Scoperta	Daniel Rutherford, 1772
Numero di registro CAS (N₂)	7727-37-9

Il peso atomico segue i dati CIAAW. Gli intervalli riflettono la variazione isotopica naturale; le parentesi indicano l'incertezza nelle ultime cifre. Le altre proprietà seguono i dati RSC, salvo diversa indicazione. I raggi atomici dipendono dalla definizione adottata. La densità del gas è una stima basata sulla legge dei gas ideali a 20 °C e 1 bar, calcolata con ρ = pM/RT usando i pesi atomici convenzionali; non è la densità del liquido.

Illustrazione dell'azoto criogenico con condensazione visibile — Illustrazione dell'azoto criogenico; il contatto diretto può causare gravi ustioni da freddo.

Proprietà, usi e presenza in natura

L'azoto è un non metallo. Il forte legame in N₂ rende il gas relativamente poco reattivo in condizioni ordinarie. I processi industriali lo trasformano in ammoniaca per la produzione di fertilizzanti e altri prodotti. L'azoto gassoso viene impiegato anche per creare atmosfere protettive, mentre l'azoto liquido viene usato per il raffreddamento.

L'azoto è presente nell'aria, negli organismi, nel suolo e nell'acqua. La fissazione biologica dell'azoto trasforma l'azoto atmosferico in forme utilizzabili dagli organismi. L'acido nitrico è un acido; i nitrati sono i suoi sali o contengono lo ione nitrato. Si veda il ciclo dell'azoto.

Effetti sulla salute: distinguere le diverse forme dell'azoto

L'azoto gassoso non è tossico allo stesso modo dell'ammoniaca o dei nitriti, ma può sostituire l'ossigeno e causare un'asfissia mortale senza segnali di preavviso. L'azoto liquido può provocare ustioni da freddo e pericolosi aumenti di pressione in contenitori chiusi non idonei.

I nitrati e i nitriti nell'acqua potabile richiedono valutazioni distinte. I nitriti possono interferire con il trasporto dell'ossigeno nel sangue; i lattanti alimentati con biberon sono particolarmente vulnerabili alla metaemoglobinemia. I valori guida dell'OMS sono 50 mg/L come ione nitrato e 3 mg/L come ione nitrito. Quando sono presenti entrambi, la somma dei rapporti tra ciascuna concentrazione e il rispettivo valore guida non deve superare 1. Si tratta di valori guida dell'OMS, non dei limiti di legge di tutti i paesi.

L'azoto nell'ambiente

L'azoto è un nutriente, ma apporti eccessivi possono favorire la crescita delle alghe e contribuire alla riduzione dell'ossigeno nelle acque che li ricevono. Fertilizzanti, acque reflue e deflusso superficiale sono importanti vie di apporto. Gli effetti dipendono dalla forma chimica e dall'ambiente ricevente; non si devono attribuire all'azoto gassoso tutti i pericoli dei composti azotati.

L'azoto nel trattamento delle acque e delle acque reflue

Tra i parametri da misurare figurano ammoniaca/ammonio, nitriti, nitrati, azoto organico e azoto totale. Verificare sempre la base in cui sono espressi i risultati: mg/L come N è diverso da mg/L come ione. Approssimativamente, nitrato come NO₃⁻ = nitrato come N × 4,43; nitrito come NO₂⁻ = nitrito come N × 3,29.

Nitrificazione trasforma biologicamente l'ammonio in nitrato passando per il nitrito, in condizioni aerobiche. Consuma ossigeno e alcalinità e, da sola, non rimuove l'azoto dall'acqua. La denitrificazione trasforma nitrati/nitriti in azoto gassoso in condizioni anossiche, in presenza di un donatore di elettroni idoneo. La progettazione del trattamento deve tenere conto del carico, della temperatura, del pH e della qualità richiesta per l'effluente.

Per rimuovere i nitrati dall'acqua potabile si possono utilizzare lo scambio anionico idoneo e l'osmosi inversa. La scelta dipende dall'analisi completa dell'acqua e dalla gestione dei residui. La bollitura non elimina i nitrati e può aumentarne la concentrazione per effetto dell'evaporazione dell'acqua. Per approfondire, consultare azoto e acqua.