Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm) εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά
Τοάζωτο (παλαιότερα και νιτρογόνο, λατινικά: nitrogenium, αγγλικά: nitrogen) είναι τοχημικό στοιχείομεχημικό σύμβολοNκαιατομικό αριθμό7. Είναι το ελαφρύτερο «πνικτογόνο», δηλαδή είναι το ελαφρύτερο χημικό στοιχείο της ομάδας15 (πρώην VA) τουπεριοδικού πίνακα.Το χημικά καθαρό στοιχειακό άζωτο, στη συνηθισμένη διατομικήαλλομορφήτουκαι στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, δηλαδή σεθερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι διαφανές, άχρωμο, άοσμοκαιάγευστοαέριο. Το άζωτο είναι συνηθισμένο χημικό στοιχείο στοσύμπαν, εφόσον θεωρείται το πέμπτο πιο διαδεδομένο συστατικό του σύμπαντος[1], ενώ εκτιμάται ότι είναι 7οσε αφθονία στοΓαλαξία μας καιστοηλιακό σύστημα. ΣτηΓη αποτελεί περίπου το 77% της ατμόσφαιραςτουπλανήτη μας, και από αυτήν την άποψη είναι τοπιο άφθονο ελεύθερο χημικό στοιχείο (στον πλανήτη). Ελεύθερο άζωτο (δηλαδή «διάζωτο», εφόσον αποτελείται από διατομικά μόρια) έχει βρεθεί σε μετεωρίτες, στονήλιο, σε άλλα άστρα και νεφελώματα, ενώ είναι επίσης βασικό συστατικό της ατμόσφαιρας τουΤιτάνα. Ενωμένο βρίσκεται σε όλους τους ζωντανούς ιστούςμετη μορφή πρωτεϊνών, αμινοξέων και άλλων χημικών ενώσεων. Επίσης, στην ατμόσφαιρα, στο νερό της βροχής καιτων θαλασσών, στο έδαφος καιστα περιττώματα των ζώων μετη μορφή οξειδίων, αμμωνίας, νιτρικού οξέος, νιτρικών και αμμωνιακών αλάτων.
Το στοιχειακό άζωτο ανακαλύφθηκε ως ένα διαχωρίσιμο συστατικό του ατμοσφαιρικού αέρα από τονΣκώτο φυσικό Ντάνιελ Ράδερφορντ (Daniel Rutherford) το1772.
Πολλές σημαντικές βιομηχανικές ενώσεις, τόσο ανόργανες, όπως ηαμμωνία (ΝΗ3) καιτονιτρικό οξύ (HNO3), όσο καιοργανικές, όπως οινιτροενώσεις (RNO2, που είναι προωθητικά και εκρηκτικά) καιτανιτρίλια (RCN), περιέχουν άζωτο. Ο εξαιρετικά ισχυρός τριπλός δεσμόςτου στοιχειακού διαζώτου (N≡N) κυριαρχεί στη χημεία του αζώτου, κάνοντας δύσκολη τη μετατροπή του στοιχειακού αζώτου σε χρήσιμες ενώσεις του, τόσο γιατη βιομηχανία όσο καιγια τους ζωντανούς οργανισμούς. Γιατον ίδιο λόγο η έκλυση του απελευθερώνει μεγάλη ποσότητα χρήσιμης (όταν είναι επιθυμητή) ενέργειας, όταν αζωτούχες ενώσεις καίγονται, εκρήγνυνται ή απλά διασπώνται παράγοντας αέριο στοιχειακό άζωτο. Συνθετικά, η αμμωνία καιτα νιτρικά είναι νευραλγικής σημασίας για βιομηχανικά λιπάσματα, αλλά ομοίως και νευραλγικής σημασίας ρυπαντές, προκαλώντας πολλές φορές ευτροφισμόσε υδάτινα οικοσυστήματα.
Εκτός από τις κύριες εφαρμογές των αζωτούχων ενώσεων σε λιπάσματα και αποθήκες ενέργειας, το άζωτο σχηματίζει ευέλικτες οργανικές ενώσεις. Το άζωτο είναι μέρος των υλικών που είναι γνωστά ως υφαντικά Κέβλαρ και ως κυανακρυλική υπερ-κόλλα. Το άζωτο είναι συστατικό για ενώσεις που χρησιμοποιούνται σε κάθε κύρια φαρμακολογική ομάδα, συμπεριλαμβανομένων τωναντιβιοτικών. Πολλά φάρμακα είναι μιμητικά ή πρόδρομες ενώσεις φυσικών αζωτούχων ενώσεων. Για παράδειγμα, οι οργανικές νιτροενώσεις όπως ηνιτρογλυκερίνηκαιτονιτροπρουσσίδιο ελέγχουν την πίεση του αίματος μεταβολιζόμενα στο φυσικά υπάρχον οξείδιο του αζώτου. Τα φυτικά αλκαλοειδή, που συχνά χρησιμοποιούνται ως αμυντικές ενώσεις, περιέχουν εξ' ορισμού άζωτο, οπότε πολλά αξιοσημείωτα αζωτούχα φάρμακα, όπως ηκαφεΐνηκαιημορφίνη είτε είναι αλκαλοειδή, είτε είναι συνθετικά μιμητικά πουδρουν, όπως κάνουν πολλά φυτικά αλκαλοειδή, πάνω στους υποδοχείς των ζωικών νευροδιαβιβαστών. Το τελευταίο ισχύει π.χ. για τις συνθετικές αμφεταμίνες.
Το άζωτο υπάρχει σε όλους τους οργανισμούς, κυρίως στααμινοξέα, στις πρωτεΐνες καιστανουκλεϊκά οξέα, δηλαδή τοDNAκαιτοRNA. Το ανθρώπινο σώμα περιέχει περίπου 7% κατά μάζα άζωτο, που είναι το 4οσε αφθονία χημικό στοιχείο στο σώμα, μετά από τοοξυγόνο (O), τονάνθρακα (C) καιτουδρογόνο (H). Οκύκλος του αζώτου περιγράφει την κίνηση του στοιχείου από τηνατμόσφαιραστηβιόσφαιρακαι μετά πίσω στην ατμόσφαιρα.
Κατά τη διάρκεια του18ου αιώνα ήταν ήδη γνωστό ότι ο ατμοσφαιρικός αέρας αποτελείται από δύο αέρια, από τα οποία το ένα συντελεί στην καύση καιτη ζωή, ενώ το άλλο όχι.
Το άζωτο επισήμως θεωρείται ότι ανακαλύφθηκε από τον Σκώτο φυσικό Ντάνιελ Ράδερφορντ (Daniel Rutherford), ένα φοιτητή Ιατρικής στοΕδιμβούργο, ο οποίος δημοσίευσε πρώτος τα αποτελέσματα της έρευνάς τουτο1772καιπου ονόμασε noxious air, αυτό που είναι σήμερα γνωστό ως άζωτο[2][3]. Παρόλο πουδεν αναγνώρισε το άζωτο ως μία εντελώς διαφορετική χημική ουσία, το διαχώρισε καθαρά από τον"fixed air"[4]. Το γεγονός ότι το άζωτο δεν υποστήριζε την καύση ήταν σαφές στον Ράδερφορντ. Περίπου ταυτόχρονα ερευνούσαν το άζωτο καιοιΚαρλ Βίλχελμ Σέελε (Carl Wilhelm Scheele), Σουηδός χημικός, Χένρι Κάβεντις (Henry Cavendish) καιΤζόζεφ Πρίστλυ (Joseph Priestley), Άγγλοι χημικοί, πουτο ανέφεραν ως burnt air ή ως phlogisticated air (δηλαδή ως «φλογιμένο αέρα»)[5]. Το αέριο άζωτο είναι αρκετά αδρανές ώστε οΑντουάν Λαβουαζιέ (Antoine Lavoisier) νατο αναφέρει ως "mephitic air", αλλά και ως azote, από την ελληνική λέξη «ἄζωτο(ς)», που προέρχεται ετυμολογικά από το στερητικό α- καιτην λέξη ζωή[6]. Μέσα σε ατμόσφαιρα (μόνο) αζώτου πέθαναν πειραματόζωα και φλόγες έσβησαν. Βέβαια, στον αέρα πουο Λαβουαζιέ θεωρούσε ως άζωτο μπορεί να περιέχονταν και πάνω από 1% αργό (Ar), με βάση τον τρόπο που χρησιμοποιούσε γιατην απομόνωσή του.
Η λέξη «άζωτο», που χρησιμοποίησε ο Λαβουαζιέ, χρησιμοποιήθηκε σε πολλές γλώσσες, όπως συγκεκριμένα στηγαλλική, στηνιταλική, στηνπολωνική, στηρωσική, στηναλβανική, στηνελληνική, στηντουρκική, καισε άλλες. Στην αγγλική, όμως, χρησιμοποιήθηκε όχι γιατο ίδιο το στοιχείο, αλλά ως συνθετικό της ονομασίας πολλών αζωτούχων ενώσεων, όπως ηυδραζίνη, ηαζιριδίνηκαιοι ενώσεις του ιόντος αζιδίου (Ν3-). Η αγγλική λέξη γιατο ίδιο το χημικό στοιχείο άζωτο είναι nitrogen, πουτο1794 εισήλθε στην αγγλική γλώσσα από τη γαλλική λέξη nitrogène, που επινοήθηκε το1790 από τον Γάλλο χημικό Ζαν Αντουάν Σαπτάλ (Jean-Antoine Chaptal, 1756-1832), προερχόμενη από τις (επίσης) ελληνικές λέξεις νίτροκαιγεννῶ. Το άζωτο περιέχεται στονιτρικό οξύ (ΗΝΟ3). Επομένως, ο Σαπτάλ εννοούσε ότι το άζωτο είναι κομβικό τμήμα του νιτρικού οξέος, το οποίο προέρχονταν από το «νίτρο», όπως ονομαζόταν τότε τονιτρικό νάτριο (NaNO3) καιτονιτρικό κάλιο (KNO3)[7]. Όμως, η λέξη «νίτρο» χρησιμοποιούνταν σε αρχαιότερες εποχές περιγράφοντας γενικά άλατα τουνατρίου (Na) καιη έννοιά τουδεν περιείχε τα νιτρικά, καθώς ήταν παράγωγη από από τη λέξη νάτρον.
Ενώσεις του αζώτου ήταν γνωστές ήδη από τοΜεσαίωνα. Οιαλχημιστές γνώριζαν τονιτρικό οξύμετο όνομα aqua fortis (ισχυρό νερό), ενώ το μείγμα νιτρικού και υδροχλωρικού οξέος 1:3 ήταν γνωστό ως aqua regia (βασιλικό νερό), εξαιτίας της ιδιότητάς τουνα διαλύει τονχρυσό (βασιλιά των μετάλλων). Στις πρώιμες στρατιωτικές, βιομηχανικές και αγροτικές εφαρμογές των αζωτούχων ενώσεων χρησιμοποιούνταν το νίτρο, λέξη που αναφέρονταν τότε στο νιτρικό νάτριο καιστο νιτρικό κάλιο, χωρίς διάκριση. Οιπιο αξιοσημείωτες εφαρμογές νίτρου της μεσαιωνικής εποχής περιλάμβαναν τουγρό πυρ, τηνπυρίτιδακαι αργότερα (στη γεωργία) αζωτούχα λιπάσματα. Το1910, οΤζον Ουίλιαμ Στρατ ανακάλυψε ότι μία ηλεκτρική εκκένωση διαμέσου αερίου αζώτου σχηματίζει «ενεργό άζωτο» (|Ν|), μια μονοατομική αλλομορφήτου στοιχείου. Το"whirling cloud of brilliant yellow light"που παράχθηκε μετη συσκευή του αντέδρασε μευδράργυρο (Hg) παράγοντας εκρηκτικό αζωτούχο υδράργυρο (Hg3Ν2)[8].
Για μακρύ χρονικό διάστημα οι πηγές των αζωτούχων ενώσεων ήταν περιορισμένες. Ως τέτοιες, χρησιμοποιούνταν διάφορες αζωτούχες βιολογικής προέλευσης ενώσεις, τα φυσικά αποθέματα νιτρικών αλάτων, καθώς και ενώσεις που παράγονταν με ατμοσφαιρικές αντιδράσεις. Η παραγωγή αζώτου με βιομηχανικές διεργασίες όπως ηδιεργασία Φρανκ - Κάρο (Frank–Caro process1895–1899) καιηδιεργασία Χάμπερ - Μπος (Haber–Bosch process1908–1913) διευκόλυναν αυτήν την έλλειψη αζωτούχων ενώσεων, με άμεσο αποτέλεσμα το ήμισυ σχεδόν της παγκόσμιας παραγωγής τροφίμων να βασίζεται πλέον σε συνθετικά αζωτούχα λιπάσματα[9]. Ταυτόχρονα, περίπου, ηδιεργασία Όστβαλντ (Ostwald process1902) γιατην παραγωγή νιτρικών από το βιομηχανικά παραγόμενο άζωτο επέτρεψε τη μεγάλης βιομηχανικής κλίμακας παραγωγή νιτρικών, που τροφοδότησαν (μεταξύ άλλων) τα κάθε είδους εκρηκτικά των δύο παγκοσμίων πολέμων του20ού αιώνα.
Υπάρχουν στη φύση δυο σταθερά ισότοπα του αζώτου, τα14N και15N. Τοπιο άφθονο (99,634%) από αυτά είναι το14N, που παράγεται από τον κύκλο CNO σταάστρα. Άλλα 10 ισότοπα έχουν τεχνητά παραχθεί. Από αυτά, το13N έχει ημιζωή 10 λεπτά, ενώ τα υπόλοιπα έχουν ημιζωές της τάξης τουδευτερολέπτουκαι κάτω.
Το 0,73% του διαζώτου στηνατμόσφαιρα της Γης αποτελείται από 14N15N και σχεδόν όλο το υπόλοιπο από 14N2.
.
Τοραδιοϊσότοπο16N είναι το κυρίαρχο ραδιονουκλίδιο ψυκτικό των πυρηνικών αντιδραστήρων συμπιεσμένου ύδατος. Παράγεται από το16Οτου νερού κατά τηναντίδραση (n,p). Έχει μικρή ημιζωή 7,1 sec, αλλά η μετατροπή του ξανά σε16Ο παράγει υψηλής ενέργειας ακτίνες γ (5-7 MeV).
Το διάζωτο είναι τοπιο άφθονο συστατικό της ατμόσφαιρας της Γης (78,082% κατ' όγκον και 75,3% κατά βάρος ξηρού αέρα). Σχηματίστηκε μεπυρηνική σύντηξησταάστρα. Εκτιμάται ότι είναι το 5ο χημικό στοιχείο σε αφθονία στοσύμπαν.
Το διάζωτο καιοι αζωτούχες ενώσεις ανιχνεύθηκαν στοδιαστρικό διάστημα χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία υπεριώδους[10]. Το διάζωτο είναι ένα από τα κύρια συστατικά στην ατμόσφαιρα τουΤιτάνακαισε ίχνη σε άλλες πλανητικές ατμόσφαιρες[11].
Το άζωτο βρίσκεται σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς στηΓη, αφού αποτελεί συστατικό τωνπρωτεϊνών, τωννουκλεϊνικών οξέωνκαι μερικών άλλων σημαντικών βιοχημικά ουσιών. Υπολογίζεται ότι αποτελεί περίπου το 4% του ξηρού βάρους της φυτικής μάζας καιτο 3% κατά βάρος του ανθρώπινου σώματος. Αποτελεί ακόμη μεγάλο ποσοστό των ζωικών αποβλήτων, συνήθως μετη μορφή της ουρίας, τουουρικού οξέοςκαι διαφόρων άλλων αμμωνιούχων παραγώγων. Αυτά αξιοποιούνται ως λίπασμα από ταφυτάπουδεν διαθέτουν μηχανισμό γιατην άμεση δέσμευση του ατμοσφαιρικού διαζώτου.
Επίσης, το άζωτο απαντάται σεμια μορφή ορυκτών, όπως τονίτρο (ΚΝΟ3). Πολλά από αυτά δεν είναι και πολύ συνηθισμένα, κυρίως γιατί είναι εξαιρετικά ευδιάλυτα στονερό.
Το άζωτο παρασκευάζεται σχεδόν αποκλειστικά με κλασματική απόσταξη υγροποιημένου αέρα. Το άζωτο έχει χαμηλότερο σημείο βρασμού από το οξυγόνο (-195,8° C και -183,0° C αντίστοιχα) με αποτέλεσμα να αποστάζει πρώτο. Σε μικρότερη κλίμακα παρασκευάζεται με μηχανικά μέσα από αέρα (μεμβράνες αντίστροφης όσμωσης ή προσρόφηση με εναλλαγή πίεσης (pressure swing adsorption), με θέρμανση νιτρώδους αμμωνίου (ΝΗ4ΝΟ2) ή αζωτούχου βαρίου (Ba(N3)2).
Στη μέθοδο της κλασματικής απόσταξης του υγροποιημένου αέρα, ο αέρας αρχικά φιλτράρεται γιατην απομάκρυνση σωματιδίων καιστη συνέχεια συμπιέζεται περίπου στα 5,3 bar. Ακολουθεί ένας οξειδωτικός θάλαμος στον οποίο μετατρέπονται τα ίχνη υδρογονανθράκων σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Ο αέρας περνάει από ένα διαχωριστή νερού όπου μέρος του νερού απομακρύνεται ενώ το υπόλοιπο νερό καιτο διοξείδιο του άνθρακα διαχωρίζονται σε στερεά μορφή σε έναν εναλλάκτη θερμότητας ο οποίος μειώνει τη θερμοκρασία του αέρα στους -168 °C σε πίεση 5 bar. Με περαιτέρω ψύξη από μια βαλβίδα εκτόνωσης, ο αέρας εισέρχεται στη στήλη κλασματικής απόσταξης (ύψους περίπου 30 μέτρων) όπου τοπιο πτητικό άζωτο απομακρύνεται από την κορυφή της στήλης ως αέριο καιτο οξυγόνο (με ένα μικρό ποσοστό αργού) ως υγρό από τη βάση.[12]
Εμπορικά το άζωτο είναι συχνά ένα παραπροϊόν της επεξεργασίας ατμοσφαιρικού αέρα που βιομηχανικά γίνεται (κυρίως) γιατη συγκέντρωση οξυγόνου γιατην παραγωγή χάλυβα και άλλους σκοπούς. Η προμήθειά του γίνεται σε κυλίνδρους και συχνά χρησιμοποιείται η συντομογραφία OFN (Oxygen-Free Nitrogen)[13].
Σεεργαστηριακή κλίμακα, το άζωτο μπορεί να παραχθεί με επίδραση υδατικού διαλύματος χλωριούχου αμμωνίου (NH4Cl) σε νιτρώδες νάτριο (NaNO2)[14]:
Με αυτήν τηναντίδραση συμπαράγονται μικρές ποσότητες προσμείξεων μονοξειδίου του αζώτου (NO) καινιτρικού οξέος (HNO3). Οι προσμείξεις μπορούν να αφαιρεθούν με διέλευση του παραγόμενου αέριου μέσα από «παγίδα» υδατικού διαλύματος θειικού οξέος (H2SO4), που περιέχει διχρωμικό κάλιο (K2Cr2O7)[14]. Πολύ καθαρό άζωτο μπορεί να παραχθεί με θερμική διάσπαση αζιδίου του βαρίου [Ba(N3)2] ή αζιδίου του νατρίου (NaN3)[15]:
Το άζωτο είναι αμέταλλο χημικό στοιχείο, μεηλεκτραρνητικότητα 3,04[16]. Τοάτομότουπέντε (5) ηλεκτρόνια στην εξώτατη ηλεκτρονιακή στοιβάδα τουκαιγι' αυτό είναι τρισθενές στις περισσότερες ενώσεις του. Οτριπλός δεσμόςστομόριοτου διαζώτου (Ν2) είναι από τους ισχυρότερους (χημικούς δεσμούς) που υπάρχουν. Η (σχετικά μεγάλη) ισχύς του δεσμού του διαζώτου έχει ως αποτέλεσμα το στοιχειακό άζωτο να σχηματίζει (σχετικά) δύσκολα ενώσεις, καθώς και αντίστροφα να διευκολύνει (σχετικά) τον επανασχηματισμό του, με διάσπαση αζωτούχων ενώσεων και έκλυση ενέργειας. Αυτό έχει συνέπειες γιατον ρόλο του αζώτου τόσο στη φύση, όσο και στις ανθρωπογενείς οικονομικές δραστηριότητες.
Υπό (κανονική) ατμοσφαιρική πίεση (1 atm), το μοριακό άζωτο υγροποιείται στους −195,79 °C καιστερεοποιείται στους −210,01 °C[17]στηεξαγωνική συμπιεσμένη κρυσταλλικήαλλομορφήτου (που ονομάζεται β φάση). Κάτω από τους −237,6 °C, το άζωτο υιοθετεί την κυβική κρυσταλλική αλλομορφή του (που ονομάζεται α φάση)[18]. Το υγροποιημένο διάζωτο είναι υγρόπου θυμίζει τονερόστην εμφάνιση, αλλά έχει το 80,8% της πυκνότητάςτου, στο σημείο βρασμού του. Είναι συνηθισμένο κρυογόνο[19].
Ασταθή αλλότροπα του αζώτου, με μόρια που αποτελούνται από περισσότερα από δύο (2) άτομα αζώτου έχουν παραχθεί εργαστηριακά. Τέτοια είναι το τριάζωτο (N3) καιτοτετραάζωτο (N4)[20]: Υπό εξαιρετικά υψηλές πιέσεις (1,1 εκατομμύρια atm) καισε υψηλές θερμοκρασίες (2.000 K), που παράγονται χρησιμοποιώντας ένα αδαμάντινοκελί συμπίεσης, το διάζωτο πολυμερίζεται σεμια κυβική κρυσταλλική δομή με απλούς μόνο ομοιοπολικούς δεσμούς. Η δομή αυτή είναι παρόμοια με αυτή του διαμαντιού, καιτο μόριό του έχει εξαιρετικά ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς. Γι' αυτό το τετραάζωτο ονομάζεται επίσης διαμάντι αζώτου[21]. Άλλα αλλότροπα (πουδεν έχουν όμως ακόμη συνθεθεί), περιλαμβάνουν τηνεξαζίνη (N6), με μοριακή δομή ανάλογη με αυτήν τουβενζολίου[22]καιτοοκτααζακυβάνιο (Ν8), με μοριακή δομή ανάλογη με αυτήν τουκυβανίου[23]. Η εξαζίνη προβλέφθηκε ότι θα είναι πολύ ασταθές, ενώ το δεύτερο κινητικά σταθερό, για λόγους τροχιακής συμμετρίας[24].
Το άζωτο διαλύεται ελάχιστα στο νερό, δεν είναι δηλητηριώδες, αλλά ασφυκτικό. Δεν καίγεται, αλλά έχει παρατηρηθεί ότι ορισμένα στοιχεία μπορούν να “καούν” σε άζωτο, όπως τομαγνήσιο στους 300 °C καιτολίθιο ακόμα καισε θερμοκρασία δωματίου, παράγοντας κρυσταλλικά μεταλλικά νιτρίδια[25]. Όταν θερμανθεί υπό πίεση μετο υδρογόνο παρουσία καταλύτη, σχηματίζεται αμμωνία.
Το φυσικό άζωτο στηΓη αποτελείται από μίγμα δύο σταθερών ισοτόπωντου, το14Ν (99,63%) καιτο15Ν (0,37%). Από τα υπόλοιπα γνωστά ραδιενεργά ισότοπα, το13Ν έχει χρόνο ημιζωής περίπου δέκα λεπτά ενώ τα υπόλοιπα λίγα δευτερόλεπτα ή και λιγότερο.[26]
Το άζωτο είναι ένα από τα 27 απαραίτητα χημικά στοιχεία γιατη ζωή. Μαζί μετονάνθρακα, τουδρογόνοκαιτοοξυγόνο αποτελούν, σε ποσοστό, το 96% (κατά βάρος) των ζωντανών οργανισμών. Ειδικότερα, το άζωτο είναι απαραίτητο γιατη ζωή καθώς αποτελεί βασικό συστατικό τωναμινοξέωνκαινουκλεϊκών οξέων, δομικά στοιχεία τωνπρωτεϊνών.
Η μεγάλη πλειονότητα των ζωντανών οργανισμώνδεν μπορεί να χρησιμοποιήσει το μοριακό άζωτο που βρίσκεται άφθονο στην ατμόσφαιρα, και έτσι αυτό πρέπει να μετατραπεί σε κάποια άλλη πιο εύχρηστη μορφή. Η διαδικασία αυτή, γνωστή ως αζωτοδέσμευση, πραγματοποιείται είτε με φυσικό είτε με βιολογικό τρόπο.
Ο κύκλος του αζώτου
Στηφυσική αζωτοδέσμευση, το άζωτο της ατμόσφαιρας ενώνεται μετο οξυγόνο ή το υδρογόνο των υδρατμών, μετην απορρόφηση ενέργειας που προσφέρεται από κεραυνούς ή άλλες ηλεκτρικές εκκενώσεις, σχηματίζοντας νιτρικά ιόντα ή αμμωνία αντίστοιχα. Αυτά, στη συνέχεια, μεταφέρονται μετη βοήθεια της βροχής στο έδαφος.
Ηβιολογική αζωτοδέσμευση, αποτελεί τον κύριο τρόπο μετατροπής του ελεύθερου αζώτου σε χρήσιμες, για τους οργανισμούς, χημικές ενώσεις. Πραγματοποιείται μετη βοήθεια μικροοργανισμών του εδάφους, τα αζωτοδεσμευτικά βακτήρια, τα οποία είτε ζουν ελεύθερα είτε συνηθέστερα συμβιώνουν (π.χ. Rhizobium) στις ρίζες ορισμένων φυτών όπως ταψυχανθή (όσπρια, κουκιά κλπ.). Εκεί, τα βακτήρια μετατρέπουν το ατμοσφαιρικό άζωτο σε νιτρικά ιόντα, μέρος των οποίων μεταφέρονται στα φυτά. Ως μέρος αυτής της συμβίωσης τα φυτά μετατρέπουν τα νιτρικά ιόντα σε οξείδια του αζώτου και αμινοξέα γιατη δημιουργία πρωτεϊνών και άλλων βιολογικά χρήσιμων μορίων, καισε αντάλλαγμα παράγουν σάκχαρα, τα οποία χρειάζονται τα βακτήρια.
Στη συνέχεια, το άζωτο που είναι δεσμευμένο στην οργανική ύλη, ανακυκλώνεται κλείνοντας έτσι τονκύκλο του αζώτουκαι διατηρώντας την ισορροπία στην ατμόσφαιρα. Αυτό πραγματοποιείται σε δύο στάδια: Οι πρωτεΐνες διασπώνται μετη βοήθεια μικροοργανισμών σε αμμωνία και αυτή από άλλους μικροοργανισμούς (νιτροποιητικοί) σε νιτρικά ιόντα. Μέρος αυτών μετατρέπονται από βακτήρια (απονιτροποιητικά) σε μοριακό άζωτο, που απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα.
Τέλος, τα ζώα προσλαμβάνουν από τα φυτά τα αζωτούχα αμινοξέα, τα οποία χρησιμοποιούνται ως πρώτη ύλη γιατην παρασκευή πρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων.
Η παραπάνω ισορροπία πολλές φορές διαταράσσεται από διάφορες ανθρωπογενείς δραστηριότητες όπως είναι κυρίως η χρήση φυσικών και βιομηχανικών λιπασμάτων σε τεράστιες ποσότητες. Ένα μεγάλο μέρος αυτών των λιπασμάτων παρασύρεται από τα νερά της βροχής και καταλήγει σε λίμνες, ποτάμια ή τη θάλασσα. Εκεί προκαλείται το φαινόμενο τουευτροφισμού, όπου η υπερβολική ανάπτυξη των βακτηρίων λόγω της παρουσίας του αζώτου εξαντλεί το οξυγόνο των νερών, με αποτέλεσμα τον θάνατο των ανώτερων οργανισμών.
Αποφασιστικός είναι ο ρόλος του αζώτου και μέσα στον ατμοσφαιρικό αέρα. Διατηρεί σχετικά χαμηλή τη συγκέντρωση του οξυγόνου σε αυτή μειώνοντας έτσι τη δραστικότητά του, με αποτέλεσμα όλες οι οξειδώσεις στη φύση, η καύση καιη σήψη να προχωρούν μετη γνωστή μικρή φυσική τους ταχύτητα.
Εξαιτίας της αδράνειάς του, τοαέριο άζωτο χρησιμοποιείται ευρέως από τη χημική βιομηχανία ως αδρανές "κάλυμμα" γιατην προστασία μίας ουσίας από ανεπιθύμητη επαφή μετο οξυγόνο καιτην υγρασία. Έτσι, χρησιμοποιείται γιατη διατήρηση τροφών, ως ασφαλές κάλυμμα υγρών εκρηκτικών, στην παραγωγή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και ανοξείδωτου χάλυβα, επίσης χρησιμοποιείται γιατο φούσκωμα των ελαστικών των αεροπλάνων καιτων αυτοκινήτων, καθώς καιστα συστήματα οξειδίου του αζώτου (nitrous oxide systems), συστήματα αύξησης της ιπποδύναμης ως N2O.
Η χαμηλή θερμοκρασία καιη αδράνεια του αζώτου στηνυγρή κατάσταση, το καθιστά κατάλληλο ως ψυκτικό γιαμια πλειάδα χρήσεων όπως γιατη μεταφορά τροφίμων και άλλων προϊόντων, γιατα οποία υπάρχει κίνδυνος αλλοίωσης τους, γιατη διατήρηση βιολογικών δειγμάτων, αίματος και αναπαραγωγικών κυττάρων (σπέρματος και ωαρίων), στην έρευνα στον τομέα της Κρυογονικήςκαι άλλα.
Το μεγαλύτερο μέρος του στοιχειακού αζώτου καταναλώνεται γιατην παραγωγή σημαντικών βιομηχανικών ενώσεών του.
Έτσι, μεγάλες ποσότητες αζώτου χρησιμοποιούνται μαζί με υδρογόνο γιατην συνθετική παραγωγή αμμωνίας, μίας από τις δύο σημαντικότερες εμπορικές αζωτούχες ενώσεις. Στη συνέχεια μέρος της αμμωνίας χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη γιατην παραγωγή νιτρικού οξέος, νιτρικών αλάτων καιανθρακικής σόδας. Επίσης, από αμμωνία παρασκευάζεται ηυδραζίνη, Ν2Η4, ένα άχρωμο υγρό που χρησιμοποιείται ως καύσιμο πυραύλων καισε άλλες βιομηχανικές εφαρμογές.
Η δεύτερη σημαντικότερη αζωτούχος ένωση είναι τονιτρικό οξύ, ένα εξαιρετικά διαβρωτικό υγρό, που βρίσκει εφαρμογή στην παραγωγή λιπασμάτων, χρωμάτων, φαρμάκων και εκρηκτικών. Το νιτρικό αμμώνιο, ΝΗ4ΝΟ3, είναι ηπιο συνηθισμένη αζωτούχος ένωση των συνθετικών λιπασμάτων.
Το άζωτο επίσης μπορεί να ενωθεί μετο οξυγόνο δίνοντας διάφορα οξείδια του αζώτου: α) Τουποξείδιο του αζώτου ή αέριο του γέλιου (laughing gas)[28], Ν2Ο, το οποίο χρησιμοποιείται ως αναισθητικό, β) Τομονοξείδιο του αζώτου, ΝΟ, το οποίο αντιδρά ταχύτατα με οξυγόνο προς διοξείδιο του αζώτου και είναι σημαντικός ατμοσφαιρικός ρύπος, γ) Τοδιοξείδιο του αζώτου, ΝΟ2, ενδιάμεσο στην παραγωγή του νιτρικού οξέος και ισχυρό οξειδωτικό. Άλλα δύο οξείδια, το τριοξείδιο του διαζώτου (Ν2Ο3) καιτο πεντοξείδιο του διαζώτου (Ν2Ο5), είναι πολύ ασταθή και εκρηκτικά.
Τα αζίδια, ανόργανα ή οργανικά, είναι ενώσεις που περιέχουν μία ομάδα τριών ατόμων αζώτου (-Ν3) και είναι εξαιρετικά ευαίσθητα σε δονήσεις και ασταθή. Κάποια από αυτά, όπως το αζίδιο του μολύβδου ή αζωτούχος μόλυβδος, Pb(N3)2, χρησιμοποιούνται ως πυροκροτητές.
Τέλος, μια μεγάλη ποικιλία οργανικών ενώσεων έχουν ως βασικό συστατικό το άζωτο, όπως είναι τα αμινοξέα, οι αμίνες καιτα αμίδια, καιηνιτρογλυκερίνη.
Το άζωτο δεν είναι δηλητηριώδες αέριο αλλά μπορεί να προκαλέσει ασφυξία.
Το εισπνεόμενο από τον άνθρωπο άζωτο κανονικά διαλύεται ελάχιστα στο αίμα. Κάτω, όμως, από αυξημένη πίεση, όπως σε μεγάλο βάθος στη θάλασσα, η διαλυτότητά τουστο αίμα αυξάνεται. Έτσι, μετην απότομη μείωση της πίεσης (π.χ. την γρήγορη επάνοδο στην επιφάνεια ενός δύτη) καιτην συνακόλουθη μείωση της διαλυτότητας, δημιουργούνται φυσαλίδες αζώτου μέσα στο αίμα, οι οποίες ευθύνονται για μία θανατηφόρο, πολλές φορές, ασθένεια, γνωστή ως νόσος των δυτών.
Τέλος, επαφή του δέρματος με υγρό άζωτο είναι δυνατό να προκαλέσει σοβαρά κρυοπαγήματα μέσα σε ελάχιστα δευτερόλεπτα.
↑Lavoisier, Antoine Laurent (1965). Elements of chemistry, in a new systematic order: containing all the modern discoveries. Courier Dover Publications. p. 15. ISBN 0-486-64624-6.
↑Weeks, Mary Elvira (1932). "The discovery of the elements. IV. Three important gases". Journal of Chemical Education9 (2): 215. Bibcode:1932JChEd...9..215W. doi:10.1021/ed009p215.
↑Aaron J. Ihde, The Development of Modern Chemistry, New York 1964.
↑Elements of Chemistry, trans. Robert Kerr (Edinburgh, 1790; New York: Dover, 1965), 52.
↑nitrogen. Etymonline.com. Retrieved on 2011-10-26.
↑Lord Rayleigh's Active Nitrogen. Lateralscience.co.uk. Retrieved on 2011-10-26.
↑Erisman, Jan
Willem; Sutton, Mark A.; Galloway, James; Klimont, Zbigniew;
Winiwarter, Wilfried (2008). "How a century of ammonia synthesis changed
the world". Nature Geoscience1 (10): 636. Bibcode:2008NatGe...1..636E. doi:10.1038/ngeo325.
↑Daved M. Meyer, Jason A. Cardelli, and Ulysses J. Sofia (1997). «Abundance of Interstellar Nitorgen». arXiv. Ανακτήθηκε στις 24 Δεκεμβρίου 2007.CS1 maint: Πολλαπλές ονομασίες: authors list (link)
↑Calvin J. Hamilton. «Titan (Saturn VI)». Solarviews.com. Ανακτήθηκε στις 24 Δεκεμβρίου 2007.
↑Speight J. G., “Chemical and Process Design Handbook”, McGraw-Hill, 2002.
↑Reich, Murray.; Kapenekas, Harry. (1957). "Nitrogen Purfication. Pilot Plant Removal of Oxygen". Industrial & Engineering Chemistry49 (5): 869–873. doi:10.1021/ie50569a032.
↑ 14,014,1Bartlett, J. K. (1967). "Analysis for nitrite by evolution of nitrogen: A general chemistry laboratory experiment". Journal of Chemical Education44 (8): 475. Bibcode:1967JChEd..44..475B. doi:10.1021/ed044p475. edit
↑Eremets, M.
I.; Popov, M. Y.; Trojan, I. A.; Denisov, V. N.; Boehler, R.; Hemley, R.
J. (2004). "Polymerization of nitrogen in sodium azide". The Journal of Chemical Physics120 (22): 10618–10623. Bibcode:2004JChPh.12010618E. doi:10.1063/1.1718250. PMID 15268087. edit
↑Lide, D. R., ed. (2003). CRC Handbook of Chemistry and Physics (84th ed.). Boca Raton, FL: CRC Press.
↑Gray, Theodore (2009). The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe. New York: Black Dog & Leventhal Publishers. ISBN 978-1-57912-814-2.
↑Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
↑Iancu, C. V.; Wright, E. R.; Heymann, J. B.; Jensen, G. J. (2006). "A comparison of liquid nitrogen and liquid helium as cryogens for electron cryotomography". Journal of Structural Biology153 (3): 231–240. doi:10.1016/j.jsb.2005.12.004. PMID 16427786.
↑A new molecule and a new signature – Chemistry – tetranitrogen". Science News. 16 February 2002. Retrieved 2007-08-18.
↑"Polymeric nitrogen synthesized". physorg.com. 5 August 2004. Retrieved 2009-06-22.
↑Fabian, J. & Lewars, E. (2004). "Azabenzenes (azines)—The nitrogen derivatives of benzene with one to six N atoms: Stability, homodesmotic stabilization energy, electron distribution, and magnetic ring current; a computational study". Canadian Journal of Chemistry82 (1): 50–69. doi:10.1139/v03-178.
↑Patil, Ujwala N.; Dhumal, Nilesh R. & Gejji, Shridhar P. (2004). "Theoretical studies on the molecular electron densities and electrostatic potentials in azacubanes". Theoretica Chimica Acta112: 27–32. doi:10.1007/s00214-004-0551-2.
