Azote

Azote
Carbone ← Azote → Oxygène -     7 N                                                                                                                                                                                                                                           N P Table complète • Table étendue
Général
Nom, Symbole, Numéro	Azote, N, 7
Série chimique	Non-métaux
Groupe, Période, Bloc	15 (VA) , 2, p
Masse volumique	1,2506 kg/m3
Couleur	Incolore
Propriétés atomiques
Masse atomique	14,0067 u
Rayon atomique (calc)	65 (56) pm
Rayon de covalence	75 pm
Rayon de van der Waals	155 pm
Configuration électronique	[He]2s22p3
Électrons par niveau d'énergie	2,5
État (s) d'oxydation	+5,4,3,2,0, -3
Oxyde	Acide fort
Structure cristalline	Hexagonale
Propriétés physiques
État ordinaire	Gaz
Température de fusion	63,14 K
Température de vaporisation	77,35 K
Énergie de fusion	0,3604 kJ/mol
Énergie de vaporisation	2,7928 kJ/mol
Volume molaire	13,54×10-3 m3/mol
Pression de la vapeur	—
Vélocité du son	334,5 m/s à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling)	3,04
Chaleur massique	1 040 J/ (kg·K)
Conductivité électrique	— S/m
Conductivité thermique	0,02598 W/ (m·K)
1e potentiel d'ionisation	1 402,3 kJ/mol
2e potentiel d'ionisation	2 856 kJ/mol
3e potentiel d'ionisation	4 578,1 kJ/mol
4e potentiel d'ionisation	7 475 kJ/mol
5e potentiel d'ionisation	{{{potentiel_ionisation5}}} kJ/mol
6e potentiel d'ionisation	{{{potentiel_ionisation6}}} kJ/mol
7e potentiel d'ionisation	{{{potentiel_ionisation7}}} kJ/mol
8e potentiel d'ionisation	{{{potentiel_ionisation8}}} kJ/mol
9e potentiel d'ionisation	{{{potentiel_ionisation9}}} kJ/mol
10e potentiel d'ionisation	{{{potentiel_ionisation10}}} kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD MeV 13N syn. 9,965 mn ε 2,22 13C 14N 99,634% stable avec 7 neutrons 15N 0,366% stable avec 8 neutrons 16N syn. 7,13 s β- 10,419 16O
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7.

Dans le langage familier, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N₂, constituant majoritaire de l'atmosphère terrestre, représentant quasi les 4/5e de l'air (78%).

L'azote est le 34^e élément constituant la croûte terrestre par ordre d'importance.

Les «minéraux» contenant de l'azote sont principalement les nitrates : nitrate de potassium KNO₃ (constituant du salpêtre) ou «nitre» qui servait autrefois à faire des poudres explosives; nitrate de sodium NaNO₃ (constituant du salpêtre du Chili).

Histoire

Le nom latin «nitrogenium» provient du grec nitron gennan, ce qui veut dire «formateur de salpêtre» (nitrate de potassium). Le symbole chimique N provient de cette origine.

Le terme anglais pour désigner l'azote est nitrogen.

Il existe aussi le nom nitrogène en français, mais l'appellation azote est la plus fréquente.

Antoine Lavoisier a choisi le nom azote, composé de a- (privatif) et du radical grec ζωτ-, «vivant» et veut dire par conséquent «privé de vie», du fait que contrairement à l'oxygène, il n'entretient pas la vie des animaux.

L'azote a été isolé par Daniel Rutherford en 1772, cependant les composés azotés sont connus depuis l'antiquité. On le préparait en extrayant de l'air le dioxygène et le dioxyde de carbone.

Il a essentiellement été utilisé sous forme de nitrates, dans les engrais et explosifs pour les munitions de guerre et de chasse ou explosifs civils.

Propriétés

Propriétés physiques

À la pression atmosphérique normale :

• l'azote N₂ se condense (ou se vaporise) à -196°C ;
• sa viscosité est de 1,75×10^-5 Pa. s à 20°C ;
• sa solubilité dans l'eau à pression atmosphérique, égale à 22,0×10^-6 mol/l à 15°C, est la moitié de celle de l'oxygène.

Exploitation et usages

Composés de l'azote

L'élément chimique «azote» est un des composants principaux du Vivant et des écosystèmes mais aussi des agrosystèmes (Cf. cycle de l'Azote). Il entre dans la composition des protéines (pour environ 15 %). L'azote est présent dans de très nombreux produits chimiques, dont certains pesticides dits à («urées substituées»)

L'azote a été exploité et l'est encore comme engrais naturel dans l'urée animale (ou humaine) et le guano (excréments sec d'oiseau ou de chauve-souris), surtout au Chili, au Pérou, en Inde, en Bolivie, en Espagne, en Italie et en Russie. La nitre (nitrate naturel minéral) était autrefois récoltée pour produire la poudre à canon.

Aujourd'hui, ses composés sont principalement produits industriellement par synthèse chimique pour de nombreux usages, dont par exemple :

• fertilisant agricoles (engrais) ; les sels d'ammonium sont absorbés par les plantes, qui sont dans ce cas forcées d'absorber plus d'eau (équilibre osmotique). Ces sels forcent ainsi la plante à grossir. Si d'autres minéraux sont présent en suffisance (phophore, potassium surtout) cet azote dope la croissance des plantes cultivées. De l'azote est pour cette raison utilisé sous forme de nitrate d'ammonium, NH₄NO₃, de sulfate d'ammonium, (NH₄) ₂SO₄, de monophosphate d'ammonium, NH₄H₂PO₄, ou d'urée, CO (NH₂) ₂. C'est au jourd'hui le principal usage de l'azote dans le monde, qui est aussi responsable d'une pollution généralisée (eutrophisation, dystrophisation) de l'environnement (eaux de nappes, estuaires, certains littoraux, avec la naissance de vaste zones mortes dans les océans jugées très préoccupantes par l'ONU).
• produits pharmaceutiques :
  • certains nitrates «organiques», telle la nitroglycérine, sont utilisés pour soigner certaines affections cardiovasculaires ;
  • le protoxyde d'azote (gaz hilarant) est utilisé comme anesthésiant ;
• l'ammoniac NH₃, utilisé comme matière première de production de polymères, d'explosifs, d'engrais, ou comme fluide réfrigérant dans certains installations industrielles ;
• combustibles (l'hydrazine et autres dérivés comme combustibles de fusée)  ;
• explosifs (composés chimiques organiques qui possèdent plusieurs groupes -ONO₂ ou -NO₂ : dynamite).
• gaz propulseurs pour bombes aérosols (N₂O) ou aérographes ;
• conservateur (E250, NaNO₂)  ;
• azoture de sodium, utilisé pour gonfler instantanément les coussins de protection "airbags" en cas de choc.

Diazote

Aujourd'hui, l'azote gazeux ou diazote est le plus souvent obtenu par liquéfaction de l'air, dont il est le principal constituant avec une concentration de 78,06 % en volume et de 75,5 % en poids. La production mondiale est d'environ 150 millions de tonnes par an.

Le gaz diazote lui-même a surtout les applications suivantes :

• Emballage de denrées alimentaires (MAP)  : L'inertage des aliments emballés augmente leur durée de conservation en remplaçant l'air ambiant (contenant de l'oxygène) par de l'azote (pureté de 95 à 99,5%) ^[1]* gaz «neutre» utilisé pour protéger (grâce à la constitution d'une atmosphère inerte confinée) des produits, des objets ou des contenants (citernes par exemple) dans l'industrie, les musées ou autres lieux : protection contre la corrosion, des insectes, champignons...  ;
• gaz utilisé comme pesticide doux pour éliminer par asphyxie les vers du bois ou certains organismes (ex : Petite vrillette) ayant colonisé des objets anciens fragiles (cadres, sculptures et objets de bois, incunables, les parchemins, gravures, etc. )  ;
• gaz de gonflage de pneumatiques. Bien que l'air contienne déjà 78 % d'azote (de diazote pour être plus précis), certains professionnels de l'aviation ou de la formule 1, (par exemple), augmentent cette proportion et gonflent les pneumatiques avec de l'azote quasi pur. Ce gaz ayant la propriété d'être inerte et stable conserve une pression plus constante même en cas d'échauffement intense du pneumatique. De plus ce gaz fuit plus difficilement. Une polémique existe d'ailleurs quant à l'introduction de cette méthode pour les véhicules spécifiques. En effet, ceux-ci sont soumis à des contraintes bien moindres ce qui rend la différence avec l'air moins notable. Par contre le gonflage devient payant et on lui reproche fréquemment d'avoir un prix non justifié (le gonflage à l'air est fréquemment gratuit et jugé satisfaisant). Ceux qui l'utilisent devraient avoir, en principe, à rectifier le gonflage plus rarement, mais ils doivent néannmoins contrôler les pressions régulièrement.
• gaz utile pour gonfler les accumulateurs hydrauliques à cause de sa passivité vis à vis des huiles.
• Construction mécanique : Beaucoup de machines de découpe modernes fonctionnent avec un rayon laser, celui-ci nécessite de l'azote comme gaz moteur ou comme gaz d'inertage. ^[2]
• agent de lutte contre les incendies : allié à 50% d'argon et quelquefois avec du dioxyde de carbone, il est présent dans certaine installations d'extinction automatique à gaz protègeant des salles informatiques ou des stockages spécifiques ne devant pas être endommagés par de la poudre ou de l'eau. Conservé dans des bonbonnes métalliques sous une pression d'environ 200 bars, il est libéré dans un local où un début d'incendie a été détecté. Le volume de diazote injecté remplace une partie de l'atmosphère de la pièce et entraine une chute du taux d'oxygène dans l'air. Le niveau le plus souvent retenu de 15 % de comburant interrompt le phénomène de combustion sans effet létal sur la respiration humaine ;
• azote liquide :agent réfrigérant.
• Métallurgie : L'azote est régulièrement injecté dans des fours de production de métaux hautement oxydables (p. ex. l'Al et ses aliages) pour en empêcher la réaction avec l'oxygène de l'air. Il est aussi utilisé pour éviter la corrosion lors de brasures (p. ex. brasure du Cu). ^[3]

Le diazote, contrairement aux gaz inhibiteurs chimiques halogénés ainsi qu'aux CFC ne présente a priori aucun effet nocif pour l'environnement (pas d'impact sur l'effet de serre, ni sur la couche d'ozone). Mais il requiert des réservoirs volumineux, des canalisations adaptées et des mesures constructives pour faire face à la détente brutale d'un équivalent de 40 à 50 % du volume protégé.

Danger du gaz diazote : l'utilisation de diazote pour créer des atmosphères confinées inertes est à l'origine de plusieurs morts par asphyxie, lorqu'une personne pénètre sans s'en rendre compte dans une enceinte inertée ; il est nécessaire de vérifier la présence d'une proportion suffisante d'oxygène dans de tels espaces confinés avant d'y pénétrer, ou de s'équiper d'un appareil respiratoire autonome.

En plongée, l'azote contenu dans l'air respiré sous pression est à l'origine du phénomène de la narcose. La pression partielle d'azote devient en effet "toxique" pour l'organisme à partir de PpN2= 3,6 bars et la narcose est réelle à PpN2=4,6 Bars (soit une plongée à environ 50 m de profondeur). C'est aussi l'élément principal dictant la durée des paliers de décompression.

Production de l'azote

L'extraction de l'azote hors de l'air peut entre-autre être réalisé très simplement au moyen de membranes semi-perméables alimentées en air comprimé. Ces membranes sont composées de faisceaux de fibres d'oxyde polyphenilique creuses à enveloppe perméable enduites d'une couche de 40 nm.

La pureté de l'azote produit par une membrane dépend du débit demandé : p. ex. l'obtention d'une pureté de 95% permet des débits allant jusqu'à 5.000 Nm³/h alors qu'une production d'azote à 99,5% ne permet que 0,5 Nm³/h ^[4]

Une autre méthode pour produire de l'azote à partir d'air comprimé est par adsorption : Ce type de générateur d'azote est composé d'un système symétrique de réservoirs remplis d'un tamis moléculaire à base de carbone (CMS). L'air comprimé passe au travers de la colonne "en ligne" et durant ce passage l'O2 et les autres gaz atmosphériques sont adsorbés. Le gaz restant est de l'azote prêt à être utilisé. Après un temps préréglé le cycle s'inverse, la colonne "en ligne" passe en mode régénération pour relibérer les gaz capturés et les relâcher dans l'atmosphère. (pureté jusqu'à 10ppm d'O2) ^[5]

Voir aussi

Amide Amidure Amine Ammoniac Azoture Cycle de l'azote

Fixation biologique de l'azote Nitrite Nitronium Nitrure NOx Eutrophisation, dystrophisation

Liens externes

• (fr) Caractéristiques de l'azote, sur le site de Air Liquide
• (fr) Rôle de l'azote comme élément nutritif pour une plante
• (en) Portail d'un groupe de travail mondial sur la pollution azotée (ONU), cadré par le Global Programme of Action for the Protection of the Marine Environment from Land-Based Activities (ONU / PNUED)

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 12/11/2008.
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