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Nitrogênio (N): aprenda o que é, seu uso e distribuição
Química - Manual do Enem
Índice
Introdução
O nitrogênio é um elemento químico fundamental encontrado na natureza, tanto na atmosfera terrestre quanto dentro de organismos vivos. Com o símbolo N e número atômico 7, ele é um dos elementos mais abundantes na Terra. Na atmosfera, o nitrogênio existe principalmente na forma de gás diatômico (N₂), constituindo cerca de 78% do ar que respiramos, tornando-o o componente majoritário.
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O que é Nitrogênio?
O nitrogênio é um elemento químico com o símbolo N e número atômico 7 na tabela periódica. Ele é o principal componente da atmosfera terrestre, representando cerca de 78% do seu volume. Este gás diatômico (N₂) é incolor, inodoro e insípido.
Para que serve Nitrogênio?
O nitrogênio é essencial para todas as formas de vida na Terra; ele é um componente chave de moléculas vitais como as proteínas, os ácidos nucleicos (DNA e RNA), e a clorofila.
No ciclo do nitrogênio, um processo biogeoquímico crucial, o nitrogênio atmosférico é convertido em formas utilizáveis por organismos vivos para crescer, se reproduzir e realizar funções vitais. Este ciclo inclui etapas como fixação, nitrificação, assimilação, amonificação e desnitrificação, permitindo a transformação e o movimento do nitrogênio através dos ecossistemas terrestres e aquáticos.
Além de seu papel biológico, o nitrogênio tem importantes aplicações industriais. É usado na produção de amônia por meio do processo Haber-Bosch, um ingrediente fundamental em fertilizantes que suportam a agricultura global. Também é utilizado na fabricação de explosivos, plásticos, e em métodos de refrigeração devido às suas baixas temperaturas quando líquido.
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Nitrogênio na tabela periódica
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.
Distribuição eletrônica do Nitrogênio
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).
Como é produzido e encontrado o nitrogênio?
O nitrogênio (N) é um elemento químico encontrado em diversos ambientes naturais, tanto na forma gasosa (N2) na atmosfera terrestre quanto em compostos orgânicos e inorgânicos em solos, água e organismos vivos.
A principal fonte de nitrogênio para a maioria dos seres vivos é a fixação biológica, realizada por bactérias que convertem o N2 gasoso da atmosfera em formas utilizáveis, como amônia (NH3) e nitrato (NO3-). Esses compostos são então utilizados por plantas e outros organismos como fonte de nitrogênio para a síntese de proteínas e outros compostos nitrogenados essenciais para a vida.
O nitrogênio também é produzido industrialmente em larga escala através do processo de fixação química, que utiliza temperaturas e pressões elevadas para converter o N2 gasoso em amônia (NH3) para uso na produção de fertilizantes, explosivos, plásticos e outros produtos químicos.
Além disso, o nitrogênio é encontrado em compostos orgânicos como aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos (DNA e RNA), além de compostos inorgânicos como nitratos e nitritos em solos e águas. É importante notar que o excesso de nitrogênio em ambientes aquáticos, devido a atividades humanas como a agricultura e a pecuária, pode causar problemas como a eutrofização, que pode prejudicar a saúde dos ecossistemas aquáticos.
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Como é produzido e encontrado o nitrogênio?
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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: