O Nitrogênio é um gás incolor e inodoro, não reativo, que forma cerca de 78% da atmosfera terrestre. O Nitrogênio em várias formas químicas desempenha um papel importante em um grande número de questões ambientais.
Dois terços do Nitrogênio produzido pela indústria são vendidos como gás e o terço restante como líquido. A amônia e os nitratos produzidos sinteticamente são os principais fertilizantes industriais, e os nitratos dos fertilizantes são os principais poluentes na eutrofização dos sistemas hídricos. Além de seu uso em fertilizantes e reservas de energia, o nitrogênio é um constituinte de compostos orgânicos tão diversos quanto o Kevlar usado em tecidos de alta resistência e o cianoacrilato usado em supercola.
O dinitrogênio forma cerca de 78% da atmosfera da Terra, tornando-o o elemento não combinado mais abundante. O gás Nitrogênio é um gás industrial produzido por destilação fracionada de ar líquido, ou por meios mecânicos utilizando ar gasoso (membrana de osmose reversa pressurizada ou adsorção por oscilação de pressão).
Prótons e nêutrons no Nitrogênio
O Nitrogênio é um elemento químico com número atômico 7, o que significa que existem 7 prótons em seu núcleo. O número total de prótons no núcleo é chamado de número atômico do átomo e recebe o símbolo Z. A carga elétrica total do núcleo é, portanto, +Ze, onde e (carga elementar) é igual a 1,602 x 10-19 coulombs.
O número total de nêutrons no núcleo de um átomo é chamado de número de nêutrons do átomo e recebe o símbolo N. O número de nêutrons mais o número atômico é igual ao número de massa atômica: N+Z=A. A diferença entre o número de nêutrons e o número atômico é conhecida como excesso de nêutrons: D = N – Z = A – 2Z.
Para elementos estáveis, geralmente há uma variedade de isótopos estáveis. Isótopos são nuclídeos que possuem o mesmo número atômico e, portanto, são o mesmo elemento, mas diferem no número de nêutrons. Números de massa de isótopos típicos de Nitrogênio são 14; 15.
Principais isótopos de Nitrogênio
O Nitrogênio tem dois isótopos estáveis: 14N e 15N. O primeiro é bem mais comum, constituindo 99,634% do Nitrogênio natural, e o segundo (que é um pouco mais pesado) compõe os 0,366% restantes. Isso leva a um peso atômico de cerca de 14,007 u.
O Nitrogênio-14 é composto por 7 prótons, 7 nêutrons e 7 elétrons. O Nitrogênio-14 é um dos poucos nuclídeos estáveis com um número ímpar de prótons e nêutrons (sete cada) e é o único a constituir a maioria de seu elemento.
O Nitrogênio-15 é composto de 7 prótons, 8 nêutrons e 7 elétrons. Duas fontes de nitrogênio-15 são a emissão de pósitrons do oxigênio-15 e o decaimento beta do carbono-15. O Nitrogênio-15 apresenta uma das menores seções de choque de captura de nêutrons térmicos de todos os isótopos.
O Nitrogênio-16 é composto por 7 prótons, 9 nêutrons e 7 elétrons. Em reatores nucleares, o Nitrogênio-16 pode ser usado para detectar vazamentos de geradores de vapor. O Nitrogênio-16 é um isótopo de nitrogênio gerado pela ativação de nêutrons do oxigênio contido na água. Tem uma meia-vida curta de 7,1 segundos e decai via decaimento beta. Esse decaimento é acompanhado pela emissão de raios gama muito energéticos (6 MeV), que podem facilmente penetrar na parede da tubulação de alta pressão e, portanto, podem ser facilmente medidos por câmaras de íons localizadas na tubulação da perna quente de cada circuito de refrigeração.
Isótopos Estáveis
| Isótopo | Abundância | número de nêutrons |
| 14N | 99,6% | 7 |
| 15N | 0,4% | 8 |
Isótopos Instáveis Típicos
| Isótopo | Meia-vida | Modo Decaimento | produtos |
| 13N | 9,965 min | captura eletrônica | 13C |
| 16N | 7,1 s | decaimento beta | 16O |
Elétrons e configuração eletrônica
O número de elétrons em um átomo eletricamente neutro é o mesmo que o número de prótons no núcleo. Portanto, o número de elétrons no átomo neutro de Nitrogênio é 7. Cada elétron é influenciado pelos campos elétricos produzidos pela carga nuclear positiva e os outros (Z – 1) elétrons negativos no átomo.
Como o número de elétrons e seu arranjo são responsáveis pelo comportamento químico dos átomos, o número atômico identifica os vários elementos químicos. A configuração desses elétrons segue os princípios da mecânica quântica. O número de elétrons nas camadas de elétrons de cada elemento, particularmente na camada de valência mais externa, é o fator primário na determinação de seu comportamento de ligação química. Na tabela periódica, os elementos são listados em ordem crescente de número atômico Z.
A configuração eletrônica do Nitrogênio é [He] 2s2 2p3.
Possíveis estados de oxidação são +1,2,3,4,5/-1,2,3.
Muitos compostos industrialmente importantes, como amônia, ácido nítrico, nitratos orgânicos (propulsores e explosivos) e cianetos, contêm nitrogênio. A ligação tripla extremamente forte no Nitrogênio elementar (N≡N), a segunda ligação mais forte em qualquer molécula diatômica depois do monóxido de carbono (CO),[3] domina a química do nitrogênio. Isso causa dificuldade tanto para os organismos quanto para a indústria na conversão de N2 em compostos úteis, mas ao mesmo tempo significa que queimar, explodir ou decompor compostos de nitrogênio para formar gás nitrogênio libera grandes quantidades de energia frequentemente útil.
Composto Químico Mais Comum de Nitrogênio
A amônia é um composto de nitrogênio e hidrogênio com a fórmula NH3. Um hidreto binário estável e o hidreto de pnictogênio mais simples, a amônia é um gás incolor com um cheiro pungente característico. É um resíduo nitrogenado comum, particularmente entre os organismos aquáticos, e contribui significativamente para as necessidades nutricionais dos organismos terrestres, servindo como precursor de alimentos e fertilizantes.
Um próton é uma das partículas subatômicas que compõem a matéria. No universo, os prótons são abundantes, constituindo cerca de metade de toda a matéria visível. Ele tem uma carga elétrica positiva (+1e) e uma massa de repouso igual a 1,67262 × 10−27 kg (938,272 MeV/c2) — ligeiramente mais leve que a do nêutron, mas quase 1,836 vezes maior que a do elétron. O próton tem um raio quadrado médio de cerca de 0,87 × 10−15 m, ou 0,87 fm, e é um spin – ½ férmion.
Os prótons existem nos núcleos de átomos típicos, junto com suas contrapartes neutras, os nêutrons. Nêutrons e prótons, comumente chamados de núcleons, estão unidos no núcleo atômico, onde representam 99,9% da massa do átomo. A pesquisa em física de partículas de alta energia no século 20 revelou que nem o nêutron nem o próton não são o menor bloco de construção da matéria.
A tabela periódica é uma exibição tabular dos elementos químicos organizados com base em seus números atômicos, configurações eletrônicas e propriedades químicas. A configuração eletrônica é a distribuição de elétrons de um átomo ou molécula (ou outra estrutura física) em orbitais atômicos ou moleculares. O conhecimento da configuração eletrônica de diferentes átomos é útil para entender a estrutura da tabela periódica dos elementos.
Todo sólido, líquido, gás e plasma é composto de átomos neutros ou ionizados. As propriedades químicas do átomo são determinadas pelo número de prótons, na verdade, pelo número e disposição dos elétrons. A configuração desses elétrons segue os princípios da mecânica quântica. O número de elétrons nas camadas de elétrons de cada elemento, particularmente na camada de valência mais externa, é o fator primário na determinação de seu comportamento de ligação química. Na tabela periódica, os elementos são listados em ordem crescente de número atômico Z.
É o princípio de exclusão de Pauli que exige que os elétrons de um átomo ocupem diferentes níveis de energia, em vez de todos se condensarem no estado fundamental. A ordenação dos elétrons no estado fundamental de átomos multieletrônicos começa com o estado de energia mais baixo (estado fundamental) e se move progressivamente a partir daí na escala de energia até que cada um dos elétrons do átomo receba um conjunto único de números quânticos. Este fato tem implicações importantes para a construção da tabela periódica dos elementos.
As duas primeiras colunas do lado esquerdo da tabela periódica são onde os subníveis s estão sendo ocupados. Por causa disso, as duas primeiras linhas da tabela periódica são rotuladas como o bloco s. Da mesma forma, o bloco p são as seis colunas mais à direita da tabela periódica, o bloco d são as 10 colunas intermediárias da tabela periódica, enquanto o bloco f é a seção de 14 colunas que normalmente é descrita como separada do corpo principal da tabela periódica. Poderia ser parte do corpo principal, mas então a tabela periódica seria bastante longa e complicada.
Para átomos com muitos elétrons, essa notação pode se tornar extensa e, portanto, uma notação abreviada é usada. A configuração eletrônica pode ser visualizada como os elétrons do núcleo, equivalentes ao gás nobre do período anterior, e os elétrons de valência (por exemplo, [Xe] 6s2 para o bário).
Estados de Oxidação
Os estados de oxidação são tipicamente representados por números inteiros que podem ser positivos, zero ou negativos. A maioria dos elementos tem mais de um estado de oxidação possível. Por exemplo, o carbono tem nove possíveis estados inteiros de oxidação de -4 a +4.
A definição atual do IUPAC Gold Book de estado de oxidação é:
“O estado de oxidação de um átomo é a carga desse átomo após a aproximação iônica de suas ligações heteronucleares…”
e o termo número de oxidação é quase sinônimo. Um elemento que não é combinado com nenhum outro elemento diferente tem um estado de oxidação de 0. O estado de oxidação 0 ocorre para todos os elementos – é simplesmente o elemento em sua forma elementar. Um átomo de um elemento em um composto terá um estado de oxidação positivo se tiver seus elétrons removidos. Da mesma forma, a adição de elétrons resulta em um estado de oxidação negativo. Também distinguimos entre os estados de oxidação possíveis e comuns de cada elemento. Por exemplo, o silício tem nove possíveis estados inteiros de oxidação de -4 a +4, mas apenas -4, 0 e +4 são estados de oxidação comuns.
Resumo
| Elemento | Nitrogênio |
| Número de prótons | 7 |
| Número de nêutrons (isótopos típicos) | 14; 15 |
| Número de elétrons | 7 |
| configuração eletrônica | [Ele] 2s2 2p3 |
| Estados de oxidação | +1,2,3,4,5/-1,2,3 |
Fonte: www.luciteria.com
Outras propriedades do Nitrogênio
