L'azoto (termine coniato nel 1787 dal chimico francese Louis-Bernard Guyton-Morveau, con il greco ἀ- privativa e ζωή «vita»^[1]) è un elemento chimico della tavola periodica degli elementi. Il suo numero atomico è 7. Il suo simbolo è N (dal latino nitrogenum, passando dal francese nitrogène, coniato nel 1790 dal chimico Jean-Antoine Chaptal fondendo il grecoνίτρον, nitron, «nitrato di potassio»^[2] con la radice γεν-, ghen-, «dare vita a».^[3] Dal francese passò all'italiano come nitrogeno,^[4] termine ormai obsoleto).

L'azoto è costituente fondamentale delle molecole organiche più importanti dal punto di vista biochimico (DNA, proteine, alcune vitamine), oltre che di composti inorganici estremamente diffusi e importanti come l'ammoniaca e l'acido nitrico.

L'azoto molecolare (formula molecolare N₂, detto anche azoto biatomico o azoto diatomico o diazoto o semplicemente azoto) è un composto formato da due atomi di azoto; esso costituisce il 78% dell'atmosfera terrestre (in frazione di volume che è anche approssimativamente la frazione molare) e allo stato puro si presenta sotto forma di gas incolore, inodore, insapore e inerte.

Daniel Rutherford, un allievo di Joseph Black, è considerato lo scopritore dell'azoto, nonostante esso sia stato contemporaneamente identificato da Joseph Priestley, Carl Wilhelm Scheele e Henry Cavendish.

Black, scopritore dell'"aria fissa" (anidride carbonica), aveva osservato che bruciando una sostanza "carboniosa" in un recipiente chiuso e assorbendo l'anidride carbonica che si sviluppa con potassa caustica (KOH), permane un residuo gassoso.

Attrezzatura utilizzata da Lavoisier per identificare l'azoto e l'ossigeno nell'aria.

Rutherford studiò questo gas nel 1773, notò che non mantiene la combustione e la respirazione, che contrariamente all'anidride carbonica non viene assorbito da sostanze caustiche, ma non lo riconobbe come una distinta specie chimica e lo considerò come aria atmosferica saturata con flogisto. Fu Lavoisier a riconoscere che l'aria è una miscela di un gas attivo O₂, che mantiene la combustione e la respirazione, e di un gas inattivo N₂.

Azoto deriva dal francese azotè, voce formulata dallo stesso Lavoisier che significa "privo di vita" (dal greco ζωή, zoè, "vita", preceduto dall'alfa privativo, e quindi "privo di vita");^[5] fu attribuito tale nome in quanto l'azoto molecolare N₂ costituisce il componente dell'aria non necessario alla respirazione degli esseri viventi.^[5]

Fu parallelamente adottata la denominazione nitrogène (generatore di nitron), proposta da Chaptal in seguito alla scoperta che l'acido nitrico e i nitrati contengono azoto; da questo nome deriva il simbolo N. Nella lingua inglese si è conservata la denominazione nitrogen, mentre in tedesco viene chiamato stickstoff.

Aurora boreale: la colorazione blu è dovuta all'azoto, mentre la colorazione verde è dovuta all'ossigeno.

L'azoto è il quinto elemento più abbondante nell'universo, il 19º sulla crosta terrestre (di cui costituisce lo 0,03%), il primo elemento per abbondanza nell'aria (di cui costituisce il 78,09%) ed è il quarto elemento più abbondante del corpo umano (di cui costituisce il 3%).

Sotto forma di molecola biatomica N₂ (numero CAS 7727-37-9) è il costituente principale dell'atmosfera terrestre (78,08% in volume; per confronto, nell'atmosfera di Marte costituisce il 2,6% in volume). È poi contenuto in depositi minerali come nitrato, soprattutto NaNO₃ (salnitro del Cile, derivato del guano), ma anche KNO₃, Ca(NO₃)₂ e Mg(NO₃)₂; questi sali, tutti di derivazione biologica, sono solubili in acqua e giacimenti si trovano solo in zone particolarmente aride.

È inoltre presente in tutti gli organismi viventi in numerosissime molecole quali DNA, proteine e ATP e dunque anche nei residui fossili. In particolare il carbone contiene di norma quantità significative di ammoniaca (NH₃) e di N₂.

L'azoto è contenuto, come ione ammonio, nei minerali rari buddingtonite e tobelite. Ancora più rari sono i nitruri osbornite, carlsbergite, roaldite, nierite e sinoite rinvenuti in meteoriti e il siderazoto di origine vulcanica (Vesuvio).

La massa atomica relativa dell'azoto è 14,0067 u. Sono noti due isotopi stabili (¹⁴N 99,63% e ¹⁵N 0,37%) e numerosi isotopi radioattivi con tempo di dimezzamento brevissimo (¹²N, ¹³N, ¹⁶N, ¹⁷N, ¹⁸N, ¹⁹N, ²⁰N, ²¹N, ²²N, ²³N e ²⁴N).

Ci sono due isotopi stabili dell'azoto: ¹⁴N e ¹⁵N. Di gran lunga il più comune è il ¹⁴N (99,634%), che è prodotto nel ciclo del carbonio-azoto nelle stelle. Dei dieci isotopi prodotti sinteticamente, il ¹³N ha un'emivita di dieci minuti e gli isotopi rimanenti hanno emivite nell'ordine di secondi o meno. Reazioni mediate biologicamente (ad esempio assimilazione, nitrificazione e denitrificazione) controllano fortemente la dinamica dell'azoto nel suolo. Queste reazioni danno tipicamente come risultato l'arricchimento in ¹⁵N del substrato e l'impoverimento del prodotto.

Una piccola parte (0,73%) dell'azoto molecolare nell'atmosfera della Terra è l'isotopomero ¹⁴N¹⁵N, e quasi tutto il resto è ¹⁴N₂.

Il radioisotopo ¹⁶N è il radionuclide dominante nel refrigerante dei reattori ad acqua pressurizzata o dei reattori ad acqua bollente durante il normale funzionamento. È prodotto dall'¹⁶O (in acqua) attraverso la reazione (n, p). Ha una breve emivita di circa 7,1 s, ma durante il suo decadimento di ritorno all'¹⁶O produce radiazioni gamma ad alta energia (da 5 a 7 MeV).

A causa di questo, l'accesso alla conduttura primaria del refrigerante in un reattore ad acqua pressurizzata deve essere segregato durante il funzionamento del reattore della centrale.^[6] Il ¹⁶N è uno dei principali mezzi usati per rilevare immediatamente anche le più piccole perdite dal ciclo primario del refrigerante a quello secondario del vapore.

Similmente, l'accesso a uno qualsiasi dei componenti del ciclo del vapore in una centrale elettrica con un reattore nucleare ad acqua bollente deve essere segregato durante il funzionamento. La condensa del condensatore è tipicamente trattenuta per 10 minuti per consentire il decadimento del ¹⁶N. Questo elimina il bisogno di schermare e di segregare l'accesso a qualsiasi conduttura o pompa dell'acqua di alimentazione.

Ernest Rutherford nel 1919 osservò la prima transmutazione realizzata in laboratorio. Egli fece passare le particelle alfa generate da un radionuclide naturale attraverso una camera contenente atomi di azoto. Scoprì che veniva prodotta un'altra radiazione, più penetrante. Egli dimostrò che questa nuova radiazione consisteva di protoni di alta energia e concluse che questo era il risultato della conversione dei nuclei di azoto in nuclei di ossigeno. Rutherford ipotizzò che la cattura di una particella alfa da parte del nucleo dell'azoto produce un nucleo eccitato di fluoro-18, che a sua volta emette un protone formando nuclidi di ossigeno-17, un isotopo raro ma stabile

α + ¹⁴N → ¹⁸F* → ¹⁷O + p

Nell'atmosfera, per effetto dei raggi cosmici, avviene la seguente reazione:

¹⁴N + n → ¹⁴C + p         ΔE = −1,14 MeV

Questo processo è all'origine del nuclide carbonio-14.

Poiché il carbonio-14 viene largamente impiegato come tracciante, lo si produce artificialmente sfruttando la stessa reazione.

Se i neutroni hanno energia molto elevata la reazione può decorrere in modo differente dando luogo a trizio:

¹⁴N + n → ¹²C + ³H         ΔE = 4,015 MeV

Impiegando neutroni termici e quindi di minor energia rispetto a quelli dei raggi cosmici si ha invece:

¹⁴N + n → ¹⁵N* → ¹⁵N + γ         ΔE = −10,83 MeV

I raggi γ emessi hanno frequenza caratteristica (intorno a ΔE/h) e poiché la maggioranza degli esplosivi di più largo impiego contiene quantità importanti di azoto (per esempio tritolo 18,5%, nitroglicerina 18,5%, ciclonite o T4 37,8%, PETN17,7%, tetryl 24,4%), questo fatto permette di sfruttare tale reazione nei rilevatori di esplosivi negli aeroporti.

I nuclidi dell'azoto giocano un ruolo importante nel ciclo del carbonio-azoto, una serie di reazioni nucleari che avviene nelle stelle della sequenza principale quando vi è una sufficiente quantità di ¹²C.

Nella nostra stella non vi è ancora una temperatura abbastanza elevata da produrre una sufficiente quantità di ¹²C perché questo ciclo sia competitivo nei confronti del ciclo protone-protone.

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