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Química

Nitrogênio - N

Sara Nahra
Publicado por Sara Nahra
Última atualização: 22/11/2018

Introdução

O nitrogênio, cujo símbolo é N, é o elemento químico não metálico (ametal) localizado na família VA ou grupo 15 (família do nitrogênio) e no 2º período da tabela periódica.

O nitrogênio possui número atômico (Z) igual a 7, ou seja, possui 7 prótons e 7 elétrons quando está em seu estado fundamental.

Sua distribuição eletrônica é: 1s² 2s² 2p³. Isso significa que o nitrogênio apresenta 5 elétrons na camada de valência (2 + 3).

Sua massa atômica (A) é 14 u, logo, apresenta: n = A – p = 14 – 7 = 7 nêutrons em seu núcleo atômico.

A fórmula estrutural de Lewis do nitrogênio é a seguinte:

O nitrogênio apresenta tendência em receber elétrons, sendo eletronegativo e, para adquirir a configuração de um gás nobre, precisa receber três elétrons de outro átomo, transformando-se em \(N^{3-}\). Veja a figura abaixo:

Quando o nitrogênio se encontra ligado a outro átomo de nitrogênio (molécula biatômica), forma-se uma substância pura simples chamada gás nitrogênio, \(N_2\), que é o gás mais abundante na Terra, presente em cerca de 78% em massa. A fórmula estrutural do \(N_2\) é:

N ≡ N

O nitrogênio possui os seguintes isótopos:

\(_7N^{14}\) → abundância de 99,6%

\(_7N^{15}\) → abundância de 0,4%

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Propriedades Físicas e Químicas do Nitrogênio

O ponto de fusão do nitrogênio é de -210 °C, seu ponto de ebulição é igual a -196 °C e sua densidade a 25 °C é de 1,04 g/\(cm^{-3}\). O nitrogênio é encontrado na forma de um gás incolor.

O nitrogênio é muito eletronegativo, sendo sua eletronegatividade igual a 3,0. Isso faz com que este elemento seja o único do grupo 15 que forme hidretos capazes de formar ligações de hidrogênio.

Devido ao seu pequeno raio atômico, o nitrogênio é capaz de formar ligações múltiplas com outros átomos do Período 2 utilizando seus orbitais p.

Além disso, o nitrogênio possui grande variedade de número de oxidação, que pode ir de -3 (para \(NH_3\)) a +5 (para o ácido nítrico e nitratos). Pode ter, também, número de oxidação fracionário, como -1/3 (para o íon azoteto, \(N^{3-}\)).

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Aplicações do Nitrogênio

O nitrogênio (N), juntamente com o fósforo (P) e o potássio (K), é um dos principais constituintes de fertilizantes usados hoje em dia na agricultura. O nitrogênio atua na formação de proteínas encontradas no caule e nas folhas, enquanto o fósforo acelera o crescimento das raízes e o amadurecimento dos frutos e o potássio age na proteção das plantas contra doenças, promovendo o crescimento das sementes.

As plantas não conseguem usar o nitrogênio de forma direta, pois a energia de ligação N ≡ N de 944 kJ/mol torna-o um gás tão inerte quanto um gás nobre. É por isso que o nitrogênio precisa ser combinado com outros elementos, formando compostos mais úteis.

O fornecimento de nitrogênio às plantas pode ser por meio do sulfato de amônio – (\(NH_4\))\(_2\)\(SO_4\), nitrato de amônio – \(NH_4\)\(NO_3\) ou ureia – \(CO(NH_2)\)\(_2\). Dentre eles, a ureia é a que gera maior teor de nitrogênio, além de ser a mais barata e a que permanece no solo por mais tempo, favorecendo sua absorção.

O gás nitrogênio puro pode ser obtido pela destilação fracionada do ar líquido. A principal aplicação do \(N_2\) produzido industrialmente é como matéria-prima para a síntese da amônia no processo de Haber. O gás é utilizado, também, no fornecimento de atmosfera não-oxidante nas indústrias eletrônicas.

Nitrogênio e a Chuva Ácida

A chuva ácida pode ser formada em ambientes com relâmpagos ou grande quantidade de veículos dotados de motor de explosão, nos quais o gás nitrogênio (\(N_2\)) reage com o gás oxigênio (\(O_2\)) produzindo os óxidos de nitrogênio (\(NO_x\)), em especial o \(NO_2\), de acordo com a reação química a seguir:

\(N_2\) (g) + \(O_2\) (g) → 2 \(NO_2\) (g)

A água da chuva reage, então, com os óxidos de nitrogênio (NOx), originando a chuva ácida, que é capaz de causar grande impacto ambiental. A reação de formação da chuva ácida está mostrada abaixo:

2 \(NO_2\) (g) + \(H_2O\) (l) → \(HNO_2\) (aq) + \(HNO_3\) (aq)

                                         ácido nitroso      ácido nítrico


Exercícios

Exercício 1
(Fuvest/2014)

Amônia e gás carbônico podem reagir formando ureia e água. O gráfico abaixo mostra as massas de ureia e de água que são produzidas em função da massa de amônia, considerando as reações completas. A partir dos dados do gráfico e dispondo-se de 270 de amônia, a massa aproximada, em gramas, de gás carbônico minimamente necessária para reação completa com essa quantidade de amônia é:


Ilustração: Rapaz corpulento de camiseta, short e tênis acenando

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