Azote - Définition et Explications

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Histoire

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

Le terme anglais pour désigner l'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de...) est nitrogen.

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

Antoine Lavoisier (Antoine Lavoisier, né Antoine Laurent de Lavoisier le 26 août 1743 à Paris et...) a choisi le nom azote, composé de a- (privatif) et du radical grec ζωτ-, « vivant » et signifie donc « privé de vie », du fait que contrairement à l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...), il n'entretient pas la vie (La vie est le nom donné :) 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 (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) le dioxygène (Le dioxygène est une molécule composée de deux atomes d'oxygène, notée O2,...) et le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...).

Il a principalement été utilisé sous forme de nitrates, dans les engrais (Les engrais sont des substances, le plus souvent des mélanges d'éléments...) et explosifs pour les munitions de guerre et de chasse ou explosifs civils.

Exploitation et usages

Composés de l'azote

Paradoxalement, et malgré son nom, l'élément chimique « azote » est (avec le carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...), l'oxygène et l'hydrogène) un des composants principaux du Vivant et des écosystèmes ainsi que des agrosystèmes. 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 en tant qu'engrais naturel dans l'urée (L'urée ou carbamide (DCI) est un composé organique de formule chimique CO(NH2)2. C'est...) animale (ou humaine) et le guano (excréments sec d'oiseau (Un oiseau (ou classe des Aves) est un animal tétrapode appartenant à l'embranchement des...) ou de chauve-souris), notamment 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 (La poudre est un état fractionné de la matière. Il s'agit d'un solide présent...) à canon.

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

  • fertilisants agricoles (engrais) ; les sels d'ammonium (L'ion ammonium (de formule NH4+) est un ion polyatomique de charge électrique positive (c'est...) sont absorbés par les plantes, qui sont alors forcées d'absorber plus d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) (équilibre osmotique). Ces sels forcent ainsi la plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la...) à grossir. Si d'autres minéraux sont présents en suffisance (phosphore, potassium (Le potassium est un élément chimique, de symbole K (latin : kalium, de...) en particulier) cet azote dope la croissance des plantes cultivées. De l'azote est pour cette raison utilisé sous forme de nitrate (Les nitrates (autrefois nommés nitre, souvent synonyme de salpêtre) sont les sels de...) d'ammonium, NH4NO3, de sulfate d'ammonium, (NH4)2SO4, de monophosphate d'ammonium, NH4H2PO4, ou d'urée, CO(NH2)2. C'est aujourd'hui le principal usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) de l'azote dans le monde (Le mot monde peut désigner :), qui est également responsable d'une pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le...) généralisée (eutrophisation, dystrophisation) de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) (eaux de nappes, estuaires, certains littoraux, avec l'apparition de vaste zones mortes dans les océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par...) jugées très préoccupantes par l'ONU).
  • produits pharmaceutiques :
    • certains nitrates « organiques », telle la nitroglycérine (La nitroglycérine, ester trinitrique du glycérol, trinitroglycérine, trinitrate de...), sont utilisés pour soigner certaines affections cardiovasculaires ;
    • le protoxyde (Le protoxyde d'une substance chimique est le composé le moins oxygéné parmi tous...) d'azote (gaz hilarant) est utilisé comme anesthésiant ;
  • l'ammoniac (L’ammoniac est un composé chimique, de formule NH3 (groupe générique des...) NH3, utilisé comme matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) première de production de polymères, d'explosifs, d'engrais, ou comme fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette...) réfrigérant dans certains installations industrielles ;
  • combustibles (l'hydrazine (L’hydrazine (ou Diazène), de formule chimique N2H4 et de formule...) et autres dérivés comme combustibles de fusée) ;
  • explosifs (composés chimiques organiques qui possèdent plusieurs groupes -ONO2 ou -NO2 : dynamite) ;
  • gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) propulseurs pour bombes aérosols (N2O) ou aérographes ;
  • conservateur (E250, NaNO2) ;
  • azoture de sodium (Le sodium est un élément chimique, de symbole Na et de numéro atomique 11. C'est un...), utilisé pour gonfler instantanément les coussins gonflables de sécurité (d'une automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...) par exemple) en cas de choc (Dès que deux entitées interagissent de manière violente, on dit qu'il y a choc, que ce soit de...).

Par réaction avec l'oxygène, l'azote forme trois oxydes stables : l'oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins...) de diazote (Le diazote, couramment nommé « azote » de manière incorrecte, est le...) N2O, le monoxyde d'azote NO et le pentaoxyde de diazote N2O5.

Le cycle de l'azote.

Diazote

Aujourd'hui, l'azote gazeux ou diazote est généralement obtenu par liquéfaction (La liquéfaction est un changement d'état qui fait passer un corps de l'état gazeux...) de l'air, dont il est le principal constituant avec une concentration de 78,06 % en volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...) et de 75,5 % en masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...). La production mondiale est d'environ 150 millions de tonnes par an.

Le gaz diazote lui-même a en particulier 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 %)* gaz « neutre » utilisé pour protéger (grâce à la constitution d'une atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) inerte (Inerte est l'état de faire peu ou rien.) 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 (Insectes est une revue francophone d'écologie et d'entomologie destinée à un large...), champignons... ;
  • gaz utilisé comme pesticide (Un produit phytosanitaire est une substance émise dans une culture pour lutter contre des...) doux pour éliminer par asphyxie (L'asphyxie est un terme médical signifiant l'arrêt plus ou moins long de la circulation...) 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 (L'aviation est une activité aérienne définie par l'ensemble des acteurs,...) ou de la formule 1 (La Formule 1 est une discipline de sport automobile qui se dispute sur des circuits fermés à bord...), (par exemple), augmentent cette proportion et gonflent les pneumatiques avec de l'azote presque pur. Ce gaz ayant la propriété d'être inerte et stable conserve une pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) plus constante même en cas d'échauffement intense du pneumatique. Une polémique existe d'ailleurs quant à l'introduction de cette méthode pour les véhicules particuliers. 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 souvent d'avoir un prix non justifié (le gonflage à l'air est souvent gratuit et jugé satisfaisant). Ceux qui l'utilisent devraient avoir, en principe, à rectifier le gonflage plus rarement, mais ils doivent néanmoins contrôler les pressions régulièrement.
  • gaz utile pour gonfler les accumulateurs hydrauliques en raison de sa passivité vis-à-vis des huiles.
  • Construction mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...): Beaucoup de machines de découpe modernes fonctionnent avec un rayon laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique)...), celui-ci nécessite de l'azote comme gaz moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif...) ou comme gaz d'inertage.
  • agent de lutte contre les incendies : allié à 50 % d'argon (L’argon est un élément chimique, de symbole Ar et de numéro atomique 18.) et parfois avec du dioxyde de carbone, il est présent dans certaines installations d'extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque...) automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la...) à gaz protégeant des salles informatiques où des stockages particuliers 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 généralement retenu de 15 % de comburant (Un comburant est un corps chimique qui a pour propriété de permettre la combustion d'un...) interrompt le phénomène de combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la...) sans effet létal sur la respiration (Dans le langage courant, la respiration désigne à la fois les échanges gazeux (rejet...) humaine ;
  • azote liquide : agent réfrigérant.
  • Métallurgie : l'azote est régulièrement injecté dans des fours de production de métaux hautement oxydables (p.ex. l'aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13....) et ses alliages) pour en empêcher la réaction avec l'oxygène de l'air. Il est également utilisé pour éviter la corrosion lors de brasures (p.ex. brasure du Cuivre).

Le diazote, contrairement aux gaz inhibiteurs chimiques halogénés et aux CFC ne présente a priori aucun effet nocif pour l'environnement (pas d'impact sur l'effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie...), 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, lorsqu'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.

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