domenica 26 luglio 2015

193. Azoto

E’ estate, una calda estate. E allora fa sempre piacere uscire a prendere un po’ d’aria e può capitare di chiedersi perché quest’aria ha una certa composizione e così tanto Azoto.
Oppure, in una di queste giornate dove il tasso di umidità è al limite della sopportazione, di pensare a quale sia la percentuale di vapore acqueo e quanta acqua può venir “prodotta” da un condizionatore.

Nel post 93. Clorofilla ed Emoglobina si sono prese in considerazione le abbondanze degli elementi chimici nell’Universo, nella crosta terrestre, nell’acqua di mare e nel corpo umano.

La crosta terrestre è l’unica dove l’Ossigeno è al primo posto (47%) e il Silicio al secondo (28%); negli altri casi è sempre l’Idrogeno il più abbondante e il Silicio si trova solo nella crosta terrestre.

Dell’Azoto si ha qualche traccia significativa solo nel corpo umano.

 

Se ora prendiamo in considerazione l’atmosfera terrestre abbiamo una situazione ancora una volta completamente differente:
l’aria è composta dal 78,1% di Azoto, dal 20,9% di Ossigeno, dallo 0,95% di Argon ed in percentuali sempre inferiori:
Anidride Carbonica, Neon, Elio, Metano, Krypton, Idrogeno, ecc.


 

 

Leonardo da Vinci definiva l’atmosfera una specie di fluido pesante, compressibile e resistente, che avvolge la sfera della terra e dell'acqua; il peso e la pressione che essa esercita su tutti i corpi alla superficie della Terra furono riconosciuti da Galileo Galilei.

Il vapore acqueo nell'aria è di solito meno dell'1% in volume, ma può raggiungere il 4% nei climi umidi; è ovvio che la quantità di vapor d'acqua saturo presente nell'aria dipende dalla temperatura.

Attenzione: quando parliamo di vapore acqueo, non stiamo prendendo in considerazione le nuvole… In meteorologia una nuvola è costituita da minute particelle d'acqua condensata e/o cristalli di ghiaccio, sospese per galleggiamento nell'atmosfera e solitamente non a contatto con il suolo.


Nell'antichità erano conosciuti solo pochi elementi: Carbonio, Oro, Argento, Rame, Zolfo, Stagno, Piombo, Mercurio, Antimonio e Ferro; mentre Arsenico e Zinco erano note prima del XV secolo; infine, all’epoca della rivoluzione francese erano conosciuti (in ordine di scoperta):
 

Fosforo                                  1669
Cobalto                                  1737
Platino                                   1748
Nichel                                    1751
Bismuto                                 1753
Idrogeno                               1766
Azoto                                    1772
Cloro                                      1774
Manganese                           1774
Ossigeno                              1774
Molibdeno                             1782
Tellurio                                   1783
Tungsteno                             1783


 
https://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_chemical_element_discoveries
Elementi chimici noti nel 1790



Il rame è forse il più antico metallo conosciuto, così importante da dare il nome ad un periodo durato diversi millenni: l’età del rame.

L'età del bronzo indica invece il periodo successivo caratterizzato dall'utilizzo sistematico ed esteso della metallurgia del bronzo che, per quanto riguarda l'Europa, si estende dal 3500 a.C. al 1200 a.C. circa.
Il termine bronzo identifica la lega rame/stagno.
Tornando ad Azoto e Ossigeno, questi furono identificati all’incirca nello stesso periodo 1772 e 1774.
Daniel Rutherford chiamò l’Azoto “aria nociva”, mentre altri lo soprannominarono “aria bruciata”. Antoine Lavoisier (padre della chimica moderna) gli diede il nome di Azoto (dal greco azotos, senza vita).
Il nome inglese Nitrogen significa “formante nitro” e deriva dal fatto che il nitrato di potassio (sale di potassio dell'acido nitrico, comunemente noto anche con il nome di salnitro o nitro) è un minerale comune che contiene Azoto.


La risposta al perché l’Azoto sia l’elemento principale dell’aria con 4 parti su 5 si può trovare nelle seguenti argomentazioni:

o   è un gas volatile
o   e’ inerte con i materiali che compongono la crosta terrestre
o   e’ molto stabile in presenza di radiazione solare
 
Nella composizione dell’Universo, Ossigeno e Azoto hanno all’incirca la stessa percentuale (anche se insieme arrivano solo all’1%), ma l’Ossigeno è sicuramente meno inerte dell’Azoto (come riportato sopra, dove si può notare quanto Ossigeno ci sia nella crosta terrestre).

L’Azoto è un gas inerte, in condizioni opportune ha la fondamentale funzione di fertilizzare il suolo, ed è indispensabile ai vegetali quanto la vitamina C lo è per noi. Raramente reagisce con altre sostanze e la difficoltà di farlo partecipare a reazioni importanti lo rese una delle sostanze più studiate da diverse generazioni di chimici.

Per "catturare" l’Azoto si procede in questo modo:

o   si porta il gas ad alte temperature
o   lo si mette a contatto con l’idrogeno
o   si aumenta la pressione a centinaia di atmosfere
o   si aggiunge l’Osmio che funge da catalizzatore

A questo punto l’aria si è trasformata in Ammoniaca, NH3.
Questa sostanza viene utilizzata per molti scopi ed è alla base di tutti i fertilizzanti.

L’Azoto liquefa a 77,35 K (−195,82 °C) e solidifica a 63,14 K (−210,03 °C).

Se liquefassimo l’aria di un appartamento medio, otterremmo circa 400 litri di Azoto liquido, mentre l’acqua raccolta dipende dalla percentuale dell’umidità e dalla temperatura:

 
 
Con una temperatura che supera i 30 gradi e percentuali di umidità dell’ordine dell’80%, si potrebbero avere tra i 5 e i 10 litri d’acqua (senza considerare l’apporto dato da esseri umani e animali presenti).


Malgrado la sua particolare attitudine di gas inerte, l’Azoto è presente in molte sostanze. In natura come nitrato di Potassio KNO3 (salnitro) e nitrato di Sodio NaNO3 (nitro del Cile). E’ un costituente di proteine e acidi nucleici.
 
I più importanti ossidi di Azoto sono il monossido NO e il diossido NO2.
 
Non è possibile elencare tutte le sostanze in cui è presente l’Azoto e mi limiterò ad alcune delle più note:
 
Acido nitrico                       HNO3          (con l’acido cloridrico forma l’acqua regia)
 
Cianuro                               CN-   
 
Nicotina                               C10H14N2               
 
Trinitrotoluene                   CH3C6H2(NO2)3     (noto anche come tritolo o TNT)
 
Nitroglicerina                     C3H5(ONO2)3      
 
 
Inoltre: Caffeina, Morfina, Serotonina, Adrenalina, Idrazina, ecc.
 

 
https://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_chemical_element_discoveries
http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1918/
http://zibalsc.blogspot.it/2014/06/153-acqua-ed-aria.html


Nessun commento:

Posta un commento