El nitrógeno es un elemento químico que se encuentra en la naturaleza en forma de gas diatómico, lo que significa que está compuesto por dos átomos de nitrógeno unidos entre sí (N₂). Su símbolo en la tabla periódica es «N,» y es el componente principal de la atmósfera terrestre, constituyendo aproximadamente el 78% de su composición. Esto lo convierte en el gas más abundante en nuestro aire. Muchas personas no conocen cuáles son las propiedades del nitrógeno.
Por ello, vamos a dedicar este artículo a contarte cuáles son las principales propiedades de nitrógeno, sus características e importancia.
Características principales
Una característica fundamental del nitrógeno es su inodoro y carácter inerte. A temperatura ambiente y condiciones normales de presión, el nitrógeno es un gas incoloro e insípido. Esta falta de reactividad lo hace valioso en muchas aplicaciones industriales, como el enfriamiento y la conservación de alimentos y materiales. Además, el nitrógeno desempeña un papel crucial en el ciclo del nitrógeno, permitiendo que los organismos vivos accedan a este elemento esencial, así como en la producción de fertilizantes.
Aunque el nitrógeno es esencial para la vida en la Tierra, los organismos vivos no pueden utilizar directamente el nitrógeno atmosférico en su forma gaseosa. Para que los seres vivos puedan aprovechar este elemento, primero debe convertirse en compuestos nitrogenados solubles y asimilables. Esto ocurre gracias a procesos como la fijación del nitrógeno, donde ciertos tipos de bacterias y plantas pueden transformar el nitrógeno atmosférico en formas útiles, como los nitratos y las proteínas.
En términos industriales, el nitrógeno líquido se utiliza en diversas aplicaciones de enfriamiento, como la criopreservación de muestras biológicas y materiales sensibles al calor. Además, el nitrógeno es un componente clave en la fabricación de muchos productos químicos, incluidos los fertilizantes, que son esenciales para mejorar la productividad agrícola y el crecimiento de las plantas.
Propiedades del nitrógeno
Propiedades físicas del nitrógeno
El nitrógeno es un gas inodoro, incoloro e insípido que constituye el 78% del aire que respiramos. Es un no metal que es gaseoso a presión y temperatura normales. Su punto de fusión es de -210°C y su punto de ebullición es de -195,79°C. Por otro lado, tiene una densidad de 1,25046 kg/m3 y no es un buen conductor de la electricidad ni del calor. Adicionalmente, es importante considerar los cambios químicos que pueden ocurrir en su estado, incluyendo sus propiedades y aplicaciones.
Isótopos de nitrógeno
Los isótopos estables del nitrógeno son el 14N y el 15N, siendo el primero mucho más abundante que el segundo. Además, se pueden encontrar otros isótopos radiactivos como 12N, 13N, 16N y 17N, que son importantes en diversas aplicaciones científicas.
Propiedades atómicas
- Peso atómico: 14,0067 u.m.a (unidad de masa atómica)
- Número atómico: 7
- Símbolo: N
- Radio atómico: 56 pm (picómetro)
- Estado de oxidación: -3, +1, +2, +3, +4, +5
Estado de acumulación de nitrógeno
En la naturaleza, el nitrógeno existe en estado gaseoso. Sin embargo, los humanos han sido capaces de transformar este estado en líquidos y sólidos a través de cambios de temperatura y presión. Aunque su uso más destacado es en forma líquida, vale la pena señalar que el nitrógeno líquido solo debe usarse para fines específicos y con las debidas precauciones. Debido a su temperatura líquida muy baja, puede dañar la piel y producir quemaduras por frío. Esto es crucial en aplicaciones de criopreservación.
Cómo se obtiene
El nitrógeno se puede obtener de diversas fuentes, pero el método más común para su producción en grandes cantidades es a través del proceso de destilación fraccionada del aire. La atmósfera contiene una concentración significativa de nitrógeno en forma de gas diatómico (N₂), junto con oxígeno, argón y otros gases.
El proceso de obtención del nitrógeno comienza con la compresión del aire atmosférico. El aire comprimido se enfría mediante un sistema de refrigeración, lo que provoca la condensación y la formación de líquido. A través de una serie de torres de destilación, el aire líquido se somete a una separación fraccionada basada en sus puntos de ebullición.
Debido a que el nitrógeno tiene un punto de ebullición más bajo que el oxígeno y otros componentes del aire, se evapora antes y se concentra en la parte superior de las torres de destilación. Así, el nitrógeno gaseoso se recoge y se almacena para su uso industrial y en aplicaciones especializadas.
Además de la destilación fraccionada del aire, existen otros métodos para obtener nitrógeno en cantidades más pequeñas o bajo condiciones específicas. Por ejemplo, ciertas bacterias y plantas pueden fijar el nitrógeno atmosférico mediante procesos biológicos, lo que es beneficioso para mejorar la fertilidad del suelo y la productividad agrícola
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Funciones del nitrógeno en la naturaleza y el ser humano
El nitrógeno hace una importante contribución al medio ambiente: sin este elemento, la vida en la Tierra no sería posible. Este elemento forma parte de las proteínas y los ácidos nucleicos (ADN y ARN), por lo que forma parte de la base de la vida.
Si bien el nitrógeno gaseoso está presente en abundancia en la atmósfera terrestre, las plantas tienen dificultades para absorberlo de esta manera, por lo que lo asimilan como iones de amonio o nitratos. Por lo tanto, algunas bacterias convierten el nitrógeno en una forma que las plantas pueden absorber para que los animales puedan ingerir las plantas y absorber nitrógeno a través del proceso. Esto lo hace vital para la agricultura, además de su relevante papel en la producción de fertilizantes.
En otras palabras, las bacterias no pueden convertir el suelo en una base fértil para las plantas sin la presencia de nitrógeno. Por lo tanto, se cree que el nitrógeno interfiere con el ciclo de vida de los ecosistemas.
Entre las funciones del nitrógeno para el ser humano encontramos las siguientes:
- Como conservante en alimentos envasados porque frena la oxidación.
- Las bombillas contienen nitrógeno, que está más fácilmente disponible que cuando se usaba argón en el pasado.
- Se utiliza en explosivos líquidos para evitar que detonen.
- Se utiliza para fabricar piezas electrónicas como transistores o circuitos integrados.
- Se utiliza en combustible para aviones porque ayuda a prevenir los riesgos de incendio.
- El nitrógeno líquido ayuda a conservar la sangre y las plaquetas.
- Está presente en casi todas las drogas consumidas (el óxido nitroso se usa como anestésico).
- Se utiliza para fabricar acero inoxidable.
- Se utiliza en la producción de fertilizantes y otros productos químicos.
Cómo afecta al cuerpo
Resulta que este nitrógeno complejo no es tan beneficioso para la salud. Algunas de sus principales funciones son las siguientes:
- Reducción del suministro de oxígeno en la sangre.
- Ralentizar la función de la glándula tiroides.
- No permite que la vitamina A se fije correctamente en el cuerpo.
- Promueve la producción de sustancias llamadas nitrosaminas, que provocan mutaciones en las células (cáncer).
