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¿Qué es el nitrógeno?
El nitrógeno es un elemento químico de número atómico 7, lo que significa que cada átomo de Nitrógeno cuenta con 7 protones en su núcleo atómico. Se representa con el símbolo N y se encuentra en el grupo 15 y el periodo 2 de la tabla periódica, por lo que pertenece al grupo de los no metales. En la Tierra, a temperatura y presión estándar, dos átomos del elemento se unen para formar el llamado dinitrógeno o nitrógeno molecular, un gas incoloro, inodoro e insípido de fórmula N2 y que conforma cerca del 78% de la atmósfera terrestre. De hecho, se trata un elemento muy común en el universo; en concreto el nitrógeno es el séptimo elemento en abundancia de la Vía Láctea y el sistema solar, y en la Tierra es el elemento más abundante en su forma molecular.
Aunque todavía no se hubiera identificado como un elemento, el nitrógeno se emplea por los seres humanos desde la antigüedad. Por ejemplo, el cloruro amónico (NH4Cl), denominado históricamente como sal amoníaco o sal amoniacal, ya era conocido por los romanos. Del mismo modo, los alquimistas ya se refirieron al ácido nítrico (HNO3) como aqua fortis, y la mezcla de acido nítrico y ácido clorhídrico (HCl) era conocida como agua regia por su capacidad para disolver el oro y el platino.
Sin embargo no se conocía el elemento hasta el siglo XVIII. Su descubrimiento se atribuye a Daniel Rutherford cuando en el año 1772 publicó un artículo científico donde lo denominó aire nocivo. Sin embargo, aunque el descubrimiento se atribuye a Rutherford, lo cierto es que los científicos Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish, y Joseph Priestley ya conocían también sobre la existencia y naturaleza del gas. Por su parte, el primero en reconocer al gas nitrógeno como un elemento de la tabla periódica fue el químico francés Antoine Lavoisier, quien lo denomino Ázoe o Azote, por ser un gas inerte.
Propiedades químicas del nitrógeno
- El átomo de nitrógeno tiene una configuración electrónica 1s2, 2s2, 2p3.
- El nitrógeno en su forma molecular, N2, es el gas más abundante de la atmósfera.
- La molécula de N2 está conformada por dos átomos de hidrógeno unidas por un enlace triple, lo que hace que se trate de un gas muy estable e inerte en condiciones normales.
- Se trata de un gas incoloro, inodoro e insípido.
- Su masa atómica es de 14,0067 g/mol y su densidad de 0,81 g/ml.
- En condiciones normales presenta en estado gaseoso. Su punto de ebullición de encuentra en los -195,79 ºC y su punto de fusión en los -218,8 ºC.
- En estado líquido, el nitrógeno tiene valiosas aplicaciones tanto a nivel industrial, como médico y científico.
- El nitrógeno no es buen conductor de la electricidad ni del calor.
- El nitrógeno también tiene dos isótopos, el 14N y 15N, cuya abundancia relativa es de 99,63% y 0,36% respectivamente, aunque también se pueden producir una serie de isótopos radiactivos del nitrógeno como el 12N, 13N, 16N y 17N en algunas reacciones nucleares. En total se ha logrado sintetizar hasta 10 isótopos sintéticos del nitrógeno.
- En estado combinado, el nitrógeno puede formar parte de nitruros, nitratos , nitritos, compuestos orgánicos, complejos de dinitrógeno, nitrógeno amoniacal o varios óxidos de nitrógeno.
- La principal fuente mineral de hidrógeno es el nitrato de sodio.
Efectos del nitrógeno sobre la salud
El nitrógeno es un elemento esencial de toda la materia viva y forma parte fundamental tanto de los aminoácidos, las proteínas, algunas encimas y de los ácidos nucleicos. También cumple una importante función en la relajación muscular, así como en los sistemas nerviosos central y periférico, inmunitario y cardiovascular. De hecho, el cuerpo humano contiene alrededor de un 3% de nitrógeno en masa, siendo el cuarto elemento más abundante en el cuerpo después del oxígeno, el carbono y el hidrógeno. También forma parte de una gran cantidad de fármacos. En su estado elemental y condiciones normales es un gas inerte que apenas reacciona con otros compuestos químicos. Sin embargo, la alta concentración en el cuerpo humano, o la alta exposición ambiental aciertos compuestos de nitrógeno puede tener efectos perjudiciales para la salud como:
- Irritación en ojos, vías nasales y garganta.
- Tos, falta de aliento, cansancio y nauseas.
- Disfunción de la glándula tiroides.
- Disminución de la capacidad de almacenamiento de vitamina A.
- Inflamación de las vías aéreas.
- Afecciones en diversos órganos como el hígado o el bazo.
- Afecciones en diversos sistemas como el sistema circulatorio e inmunitario, lo cual puede ser fuente de infecciones e insuficiencias pulmonares.
- Reacciones en sangre con la hemoglobina, la molécula encargada del transporte de oxígeno en la sangre, causando la disminución de la capacidad del transporte de oxígeno. Esto puede ser especialmente perjudicial en recién nacidos, pudiendo causar el llamado «síndrome del bebé azul» o metahemoglobinemia, que inhibe en transporte de oxígeno en sangre pudiendo llegar a causar la muerte.
- Producción de nitrosaminas, precursoras de diversos tipos de cáncer.
- El cianuro, uno de los compuestos más tóxicos formados por el nitrógeno, puede ser potencialmente letal al inhibir el proceso de respiración celular.
Efectos ambientales del nitrógeno
El nitrógeno es el nutriente mineral que más influye en el crecimiento de las plantas y por tanto en la productividad primaria de la mayoría de los ecosistemas. Su efecto en el incremento de las cosechas quedo ampliamente demostrado en el siglo XIX, cuando se empezaron a emplear en la agricultura los fertilizantes nitrogenados. Por ello, en la actualidad forma parte de gran cantidad de fertilizantes y productos agroquímicos. Sin embargo, la acumulación de estos compuestos nitrogenados como de los producidos por la emisión de gases de origen antrópico, puede tener diversas consecuencias en el medio ambiente, entre las que destacan:
- Contaminación de acuíferos.
- Eutrofización y floración de algas en masas de agua, lo que se traduce en el agotamiento del oxígeno en estas con la consiguiente muerte de la fauna y en el aumento en la emisión de gases de efecto invernadero.
- Limitación del crecimiento vegetal.
- Los óxidos de nitrógeno en la atmósfera pueden actuar como precursores del ozono troposférico y otros contaminantes fotoquímicos.
- El óxido nitroso, N2O, es por si mismo un gas de efecto invernadero 300 veces más potente que el CO2.
- Al ascender en la atmósfera, los óxidos de nitrógeno pueden mezclarse con otros gases y reaccionar convirtiéndose en precursores de la lluvia ácida.
- Los compuestos de nitrógeno formados como producto de combustión pueden contribuir a la formación del smog fotoquímico.
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