Sciences · Éléments chimiques
Azote
L’azote (N, numéro atomique 7) est un non-métal qui forme 78 % de l’air sous forme de diazote N₂. Indispensable aux protéines et à l’ADN, il nourrit les cultures grâce aux engrais azotés.
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L'azote est l’élément le plus abondant de l'atmosphère : chaque inspiration nous en fait respirer près de quatre fois plus que d’oxygène, sans que notre organisme l’utilise. Il est pourtant au cœur du vivant, puisqu’il entre dans la composition des acides aminés et de l'ADN. Sa transformation industrielle en engrais nourrit aujourd’hui une grande partie de l’humanité.
Fiche d’identité
| Caractéristique | Valeur |
|---|---|
| Symbole | N |
| Numéro atomique | 7 |
| Masse atomique | 14,007 u |
| Famille | Non-métal, pnictogène (groupe 15, période 2) |
| État à 20 °C | Gaz (diazote N₂) |
| Fusion | −210,0 °C |
| Ébullition | −195,8 °C |
| Découverte | 1772, Daniel Rutherford |
| Abondance | 78,08 % du volume de l’air sec |
Propriétés
Dans l’air, l’azote existe sous forme de diazote N₂ : deux atomes unis par une triple liaison, l’une des plus solides de la chimie (voir liaisons chimiques). C’est pourquoi ce gaz incolore, inodore et insipide est très peu réactif. Il ne brûle pas et n’entretient pas la combustion.
Une fois cette liaison rompue, l’azote forme une grande variété de composés : ammoniac (NH₃), nitrates (NO₃⁻), oxydes d’azote, acide nitrique, explosifs. Il possède cinq électrons externes et peut prendre des degrés d’oxydation de −3 à +5.
À −195,8 °C, l’azote devient un liquide incolore qui s’évapore en produisant un brouillard blanc caractéristique.
Isotopes
| Isotope | Part naturelle | Usage |
|---|---|---|
| Azote 14 | environ 99,6 % | les rayons cosmiques le transforment en carbone 14 dans la haute atmosphère |
| Azote 15 | environ 0,4 % | traceur en agronomie, en écologie et en médecine |
Le cycle de l’azote
Les plantes et les animaux ne savent pas utiliser le diazote de l’air. L’azote doit d’abord être fixé, c’est-à-dire converti en ammonium ou en nitrates :
- Fixation : des bactéries du sol et des nodosités des légumineuses (pois, trèfle, luzerne) transforment N₂ en ammonium ; la foudre et l’industrie en fixent aussi.
- Nitrification : d’autres bactéries oxydent l’ammonium en nitrites puis en nitrates, absorbés par les racines.
- Assimilation : les plantes fabriquent des acides aminés, puis les animaux les obtiennent en les mangeant (voir chaîne alimentaire).
- Ammonification : à la mort des organismes, les décomposeurs libèrent de l’ammonium.
- Dénitrification : des bactéries privées d’oxygène renvoient l’azote dans l’air sous forme de N₂.
Production
Le diazote est obtenu par distillation fractionnée de l’air liquide ou par filtration sur membranes. L’ammoniac, base de tous les engrais azotés, est produit par le procédé Haber-Bosch : le diazote et l’hydrogène réagissent vers 400 à 500 °C sous forte pression, en présence d’un catalyseur à base de fer. Mis au point par Fritz Haber en 1909 et industrialisé par Carl Bosch en 1913, il a valu un prix Nobel à chacun. L’hydrogène nécessaire provient surtout du gaz naturel, ce qui fait de ce procédé une source notable de CO₂.
Usages
- Engrais : ammonitrate, urée, solutions azotées ; premier débouché de l’azote fixé.
- Atmosphère inerte : conditionnement des aliments (chips, salades), inertage de cuves, fabrication électronique.
- Azote liquide : congélation rapide, conservation d’échantillons biologiques et d’embryons, cryothérapie des verrues en dermatologie.
- Chimie : acide nitrique, nylon, explosifs (nitroglycérine, TNT).
- Pneus : gonflage de certains pneumatiques d’avions et de compétition.
Rôle biologique et risques
L’azote représente environ 3 % de la masse du corps humain. Il est présent dans tous les acides aminés, donc dans les protéines, et dans les bases de l’ADN et de l’ARN.
Ses composés peuvent poser problème : les nitrates en excès lessivés des champs contaminent les nappes et provoquent la prolifération d’algues vertes ; les oxydes d’azote des moteurs irritent les voies respiratoires ; le protoxyde d’azote (N₂O) est un puissant gaz à effet de serre. En plongée, l’azote dissous sous pression cause la narcose et, en cas de remontée trop rapide, des accidents de décompression. L’azote liquide expose à de graves brûlures par le froid et, en milieu confiné, à l’asphyxie.
Histoire du nom
En 1772, l’Écossais Daniel Rutherford isole le gaz qui reste après qu’une bougie a consumé l’air d’un récipient : il « éteint » les flammes et tue les souris. Lavoisier le nomme azote, du grec privatif a- et zôê, « vie » : le gaz « impropre à la vie ». Le chimiste Jean-Antoine Chaptal propose en 1790 nitrogène, « générateur de nitre », d’où le symbole N et le nom anglais nitrogen.
Questions fréquentes
Pourquoi respire-t-on de l’azote sans l’utiliser ?
Le diazote est trop stable pour que nos cellules le transforment. Il entre et sort des poumons sans réagir ; seul l’oxygène est absorbé.
Pourquoi les légumineuses enrichissent-elles le sol ?
Leurs racines abritent des bactéries du genre Rhizobium qui fixent l’azote de l’air. Une partie reste dans le sol après la récolte.
L’azote liquide est-il dangereux ?
Oui : à −196 °C, il brûle la peau et, en s’évaporant dans une pièce fermée, il chasse l’oxygène. Il ne faut jamais l’ingérer, même dans un cocktail.