Azote
L'azote est un élément chimique avec le symbole N et le numéro atomique 7. C'est le plus léger pnictogène et à température ambiante, il est un gaz transparent, inodore et diatomique. L'azote est un élément commun dans l'univers, estimé être le septième en abondance totale dans la Galaxie et le Système solaire.
Identité
- Masse atomique
- [14.00643, 14.00728] u
- Catégorie
- Non-métaux réactifs
- Groupe
- 15
- Période
- 2
- Bloc
- p
- États d'oxydation
- −3, +1, +2, +3, +4, +5
- État physique (à 25 °C)
- Gaz
- Apparence
- gaz incolore, liquide ou solide
Structure électronique
- Configuration électronique
- 1s2 2s2 2p3
- Configuration abrégée
- [He] 2s2 2p3
- Électrons par couche
- 2, 5
- Électronégativité (Pauling)
- 3.04
- Affinité électronique
- -6.80 kJ/mol
- 1ʳᵉ énergie d'ionisation
- 1.40e+3 kJ/mol
- Énergies d'ionisation
- 1402 · 2856 · 4578 · 7475 · 9445… kJ/mol
Propriétés physiques
- Point de fusion
- -210.0 °C (63 K)
- Point d'ébullition
- -195.8 °C (77 K)
- Densité
- 0.0012506 g/cm³
- Capacité thermique molaire
- —
Comportement chimique de l'azote
L’azote possède cinq électrons de valence ([He] 2s2 2p3) et une électronégativité élevée (3.04). Il adopte donc presque toujours l’état d’oxydation -3 dans les liaisons covalentes avec les non-métaux et l’hydrogène. Sa caractéristique essentielle est la triple liaison N≡N de la molécule N₂, dont l’énergie est de 941 kJ/mol : elle est si stable que le diazote est inerte à température ambiante. Avec l’oxygène, l’azote présente tous les états d’oxydation positifs, de +1 à +5, dans une famille d’oxydes et d’oxacides. Avec les métaux électropositifs, il forme des nitrures dans lesquels il est à l’état d’oxydation -3.
Réactivité
N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃
L’azote ne réagit avec l’hydrogène qu’à 400-500 C et sous une pression de 150-300 atm, en présence d’un catalyseur à base de fer (procédé Haber-Bosch). Sans ces conditions extrêmes, la triple liaison reste intacte. Cette réaction permet la fixation industrielle de l’azote.
N₂ + O₂ → 2 NO
Avec l’oxygène, l’azote ne réagit qu’à des températures très élevées, de plusieurs milliers de degrés, comme celles des éclairs ou des moteurs. Il forme alors du monoxyde d’azote. Cette réaction est à l’origine des NOx présents dans l’atmosphère, qu’ils soient d’origine naturelle ou humaine.
3 Mg + N₂ → Mg₃N₂
Avec des métaux tels que le magnésium ou le lithium, l’azote forme des nitrures lorsqu’il est chauffé, dans lesquels il présente l’état d’oxydation -3. Au contact de l’eau, ces nitrures libèrent de l’ammoniac.
NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃
L’ammoniac, une base faible, réagit avec l’acide nitrique pour former du nitrate d’ammonium, l’un des engrais azotés les plus utilisés, qui est également un explosif industriel.
Composés notables
| Composé | Formule | Utilisation ou importance |
|---|---|---|
| Ammoniac | NH₃ | Engrais azotés, réfrigérant et matière première pour la production d’acide nitrique |
| Acide nitrique | HNO₃ | Engrais, explosifs et gravure des métaux et des circuits électroniques |
| Nitrate d’ammonium | NH₄NO₃ | Engrais majeur et explosif utilisé dans les activités minières |
| Protoxyde d’azote | N₂O | Anesthésique (gaz hilarant), gaz propulseur et gaz à effet de serre |
| Hydrazine | N₂H₄ | Propergol pour fusées et satellites, et agent réducteur dans les chaudières |
Distribution de la couche électronique
Afficher dans le générateur d'atomesIsotopes
L’azote naturel est constitué d’azote-14 (14N), qui possède sept neutrons et représente 99.6 %, et d’azote-15 (15N), qui possède huit neutrons et représente 0.4 %. L’isotope stable 15N est utilisé comme traceur en agriculture, en écologie et en médecine pour suivre le parcours de l’azote dans les sols, les plantes et les protéines.
Occurrence et production
L’azote constitue 78 % de l’air sous forme de N₂, mais ce réservoir est chimiquement inerte et la vie dépend de sa fixation. Les bactéries fixatrices et les éclairs le transforment en formes assimilables. Parmi les principaux gisements naturels figurent le salpêtre du Chili et les nitrates présents dans certaines grottes. À l’échelle industrielle, l’azote est obtenu par distillation fractionnée de l’air liquide et fixé par le procédé Haber-Bosch, qui produit environ 180 millions de tonnes d’ammoniac par an.
Histoire et origine du nom
Daniel Rutherford l’a isolé en 1772 et l’a décrit comme un air nocif qui n’entretient pas la combustion. Lavoisier l’a appelé azote, au sens de « privé de vie ». Chaptal l’a ensuite renommé azote en anglais nitrogen, c’est-à-dire « générateur de salpêtre ». Cavendish et Priestley ont étudié ses oxydes. En 1909, Fritz Haber et Carl Bosch ont synthétisé de l’ammoniac à partir de l’azote de l’air. Ils ont reçu respectivement les prix Nobel en 1918 et 1931. Ce procédé contribue à nourrir la moitié de la population mondiale.
Applications et importance de l'azote
Utilisations de l'élément
Sous forme de N₂, l’azote fournit une atmosphère inerte : il conserve les aliments emballés, protège les opérations de soudage et les composants électroniques, permet la pressurisation des câbles et sert de fluide réfrigérant sous forme liquide (-196 C) en cryogénie, dans les laboratoires et en dermatologie. La synthèse de l’ammoniac constitue son principal usage chimique.
Utilisations de ses composés
L’acide nitrique et les nitrates servent à produire des engrais et des explosifs. Le protoxyde d’azote est utilisé comme anesthésique, tandis que l’hydrazine sert de propergol pour les fusées et les satellites.
Santé, sécurité et environnement
Rôle biologique
L’azote est essentiel à la vie : les protéines, l’ADN et la chlorophylle en contiennent. Les animaux l’obtiennent à partir des protéines alimentaires, tandis que les plantes ont besoin de formes assimilables, comme les nitrates ou l’ammonium.
Sécurité
Le N₂ est inoffensif dans l’air aux concentrations normales, mais peut être mortel dans les espaces confinés lorsqu’il déplace l’oxygène sans signe d’alerte. L’azote liquide provoque des brûlures par le froid. Les nitrates sont des agents oxydants et le nitrate d’ammonium peut détoner.
Environnement
Le ruissellement des engrais provoque l’eutrophisation des rivières et des mers et contribue aux émissions de N₂O, un gaz à effet de serre dont le pouvoir réchauffant est 265 fois supérieur à celui du CO₂. Les NOx issus du trafic favorisent les pluies acides et la formation d’ozone au niveau du sol. Adapter les doses d’engrais aux besoins des cultures est essentiel.
Questions fréquentes sur l' Azote
Si l’air contient 78 % d’azote, pourquoi ne l’utilisons-nous pas pour respirer ?
Parce que le N₂ est presque inerte : sa triple liaison, dont l’énergie est de 941 kJ/mol, compte parmi les plus fortes de la chimie et nos poumons ne peuvent pas la rompre. Nous l’inspirons et l’expirons sans le modifier ; il ne fait que diluer l’oxygène. Seules certaines bactéries, grâce à la nitrogénase, et l’industrie, grâce au procédé Haber-Bosch à 500 C et sous 200 atmosphères, parviennent à le fixer sous des formes utilisables.
Le protoxyde d’azote utilisé par les médecins est-il le même que celui employé dans les voitures préparées ?
Il s’agit de la même molécule, N₂O, mais ses usages sont différents. En médecine, il est utilisé comme anesthésique, sous le nom de gaz hilarant, depuis 1844. Dans les moteurs, il fournit davantage d’oxygène pour brûler plus de carburant et augmenter la puissance. Son usage récréatif peut détruire la vitamine B12 et endommager les nerfs. C’est également un gaz à effet de serre dont le pouvoir réchauffant est 265 fois supérieur à celui du CO₂.
Qu’est-ce que l’eutrophisation ?
C’est l’enrichissement excessif des rivières et des zones côtières en nutriments. Les nitrates provenant des engrais favorisent les proliférations d’algues qui, en mourant et en se décomposant, consomment l’oxygène de l’eau. Les poissons meurent et des zones mortes apparaissent, comme dans le golfe du Mexique. Ce phénomène est l’une des conséquences de la fuite de l’azote des champs vers les eaux. Adapter les doses et les périodes d’application des engrais permet de le limiter.
Quel était l’enjeu de la guerre du salpêtre ?
La guerre du Pacifique (1879-1884) opposa le Chili au Pérou et à la Bolivie. Le Chili s’empara des provinces salpêtrières de l’Atacama, riches en ressources azotées. À cette époque, le salpêtre était une source majeure d’azote pour les engrais et une matière première de la poudre à canon. La synthèse de l’ammoniac par le procédé Haber-Bosch, mise au point en 1909, bouleversa ce marché : l’azote de l’air remplaça celui extrait des mines.
Comment un même élément peut-il servir à la fois d’engrais et d’explosif ?
Les composés azotés peuvent libérer beaucoup d’énergie lors de réactions impliquant leurs liaisons N-O et N-N. Le nitrate d’ammonium nourrit les plantes, mais lorsqu’il est chauffé ou contaminé, il peut se décomposer rapidement en libérant des gaz chauds : un engrais peut ainsi devenir explosif. La dynamite et le TNT illustrent également ce principe. La différence entre nourrir et provoquer une explosion tient à la vitesse de libération de l’énergie.
Pourquoi les légumineuses n’ont-elles pas besoin d’engrais azotés ?
Elles hébergent dans leurs nodosités racinaires des bactéries du genre Rhizobium, qui fixent le N₂ de l’air grâce à la nitrogénase et leur fournissent de l’ammonium en échange de sucres. Cette symbiose apporte naturellement de l’azote que d’autres cultures doivent recevoir sous forme d’engrais industriels. La rotation des céréales avec des légumineuses est une pratique agricole ancienne et écologique qui enrichit gratuitement le sol en azote.
L’azote liquide est-il dangereux ?
Oui, pour trois raisons : il peut provoquer des brûlures par le froid au contact de la peau (-196 C), fragiliser certains matériaux et, surtout, s’évaporer en déplaçant l’oxygène, ce qui peut entraîner une asphyxie silencieuse dans les laboratoires et les sous-sols. Avec une ventilation adaptée, des gants cryogéniques et des lunettes de protection, il peut être manipulé en sécurité. Il s’agit du même azote que celui présent dans l’air, mais extrêmement froid et concentré.
Principales sources consultées : PubChem, Royal Society of Chemistry, NIST, IUPAC. Dernière révision : novembre 2026.