Diazote

Diazote
Général
Nom IUPAC	Diazote
No CAS	7727-37-9
No EINECS	231-783-9
No E	E931
SMILES	N#N PubChem, Vue 3D
InChI	InChI : Vue 3D InChI=1/N2/c1-2
Apparence	liquide extrêmement froid, incolore, inodore. ou gaz comprimé incolore, inodore[1].
Propriétés chimiques
Formule brute	N2  [Isomères]
Masse molaire[2]	28,0134 ± 0,0004 g·mol-1 N 100 %,
Diamètre moléculaire	0,315 nm
Propriétés physiques
T° fusion	-210,01 °C [3]
T° ébullition	-195,79 °C [3]
Solubilité	100 vol. d'eau absorbe 2,4 vol. de N2 (0 °C); 100 vol. d'eau absorbe 1,6 vol. de N2 (20 °C); sol.dans l'ammoniac liquide; 1 vol. d'alcool dissout 0,1124 vol. de N2 (20 °C)[3]
Masse volumique	0,808 kg·l-1 au point d'ébullition du liquide[1] équation[4] : Masse volumique du liquide en kmol·m-3 et température en kelvins, de 63,15 à 126,2 K. Valeurs calculées : T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 63,15 -210 31,063 0,8702 67,35 -205,8 30,42895 0,85244 69,46 -203,7 30,10489 0,84336 71,56 -201,59 29,77585 0,83414 73,66 -199,49 29,44153 0,82478 75,76 -197,39 29,10159 0,81525 77,86 -195,29 28,75563 0,80556 79,96 -193,19 28,40323 0,79569 82,07 -191,09 28,04391 0,78562 84,17 -188,98 27,67712 0,77535 86,27 -186,88 27,30225 0,76485 88,37 -184,78 26,9186 0,7541 90,47 -182,68 26,52537 0,74308 92,57 -180,58 26,12162 0,73177 94,68 -178,48 25,70628 0,72014 T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 96,78 -176,37 25,27806 0,70814 98,88 -174,27 24,83545 0,69574 100,98 -172,17 24,3766 0,68289 103,08 -170,07 23,89926 0,66951 105,18 -167,97 23,40063 0,65555 107,29 -165,87 22,87715 0,64088 109,39 -163,76 22,32416 0,62539 111,49 -161,66 21,73542 0,6089 113,59 -159,56 21,10221 0,59116 115,69 -157,46 20,41175 0,57181 117,79 -155,36 19,64393 0,55031 119,9 -153,26 18,76395 0,52565 122 -151,15 17,70125 0,49588 124,1 -149,05 16,26236 0,45557 126,2 -146,95 11,217 0,31423
Pression de vapeur saturante	1 atm (-195,8 °C)[3] équation[4] : Pression en pascals et température en kelvins, de 63,15 à 126,2 K. Valeurs calculées : T (K) T (°C) P (Pa) 63,15 -210 1,2508E4 67,35 -205,8 25 723,45 69,46 -203,7 35 577,59 71,56 -201,59 48 184,42 73,66 -199,49 64 031,18 75,76 -197,39 83 637,54 77,86 -195,29 107 551,97 79,96 -193,19 136 348,25 82,07 -191,09 170 622,28 84,17 -188,98 210 989,32 86,27 -186,88 258 081,72 88,37 -184,78 312 547,23 90,47 -182,68 375 047,83 92,57 -180,58 446 259,15 94,68 -178,48 526 870,41 T (K) T (°C) P (Pa) 96,78 -176,37 617 584,89 98,88 -174,27 719 120,88 100,98 -172,17 832 213,04 103,08 -170,07 957 614,16 105,18 -167,97 1 096 097,28 107,29 -165,87 1 248 458,14 109,39 -163,76 1 415 517,87 111,49 -161,66 1 598 125,98 113,59 -159,56 1 797 163,56 115,69 -157,46 2 013 546,67 117,79 -155,36 2 248 229,99 119,9 -153,26 2 502 210,55 122 -151,15 2 776 531,76 124,1 -149,05 3 072 287,54 126,2 -146,95 3,3906E6
Point critique	-147,1 °C; 33,5 atm; 3,216 dm3·kg-1 [3]
Point triple	-210,05 °C; 0,127 atm [3]
Vitesse du son	336,96 m·s-1 (101,325 kPa, 0 °C)[3]
Thermochimie
ΔvapH°	5,57 kJ·mol-1 (1 atm, -195,79 °C)[5]
Cp	équation[4] : Capacité thermique du liquide en J·kmol-1·K-1 et température en kelvins, de 63,15 à 112 K. Valeurs calculées : T (K) T (°C) Cp Cp 63,15 -210 55 930 1 997 66 -207,15 56 113 2 003 68 -205,15 56 292 2 009 69 -204,15 56 392 2 013 71 -202,15 56 607 2 021 72 -201,15 56 722 2 025 74 -199,15 56 962 2 033 76 -197,15 57 215 2 042 77 -196,15 57 347 2 047 79 -194,15 57 624 2 057 81 -192,15 57 923 2 068 82 -191,15 58 084 2 073 84 -189,15 58 434 2 086 85 -188,15 58 626 2 093 87 -186,15 59 055 2 108 T (K) T (°C) Cp Cp 89 -184,15 59 559 2 126 90 -183,15 59 844 2 136 92 -181,15 60 497 2 160 94 -179,15 61 279 2 187 95 -178,15 61 727 2 203 97 -176,15 62 756 2 240 98 -175,15 63 344 2 261 100 -173,15 64 690 2 309 102 -171,15 66 292 2 366 103 -170,15 67 201 2 399 105 -168,15 69 260 2 472 107 -166,15 71 677 2 559 108 -165,15 73 034 2 607 110 -163,15 76 076 2 716 112 -161,15 79 600 2 841
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation	15,5808 eV (gaz)[6]
constante diélectrique	1,454 (-203 °C; 1,0005480 (20 °C, 101,325 kPa, gaz)[3]
Propriétés optiques
Indice de réfraction	1,0002732 (101,325 kPa)[3]
Précautions
Transport
20    1066    Code Kemler : 20 : gaz asphyxiant ou qui ne présente pas de risque subsidiaire Numéro ONU : 1066 : AZOTE COMPRIMÉ Classe : 2.2 Étiquette : 2.2 : Gaz ininflammables, non toxiques (correspond aux groupes désignés par un A ou un O majuscule); 22    1977    Code Kemler : 22 : gaz liquéfié réfrigéré, asphyxiant Numéro ONU : 1977 : AZOTE LIQUIDE RÉFRIGÉRÉ Classe : 2.2 Étiquette : 2.2 : Gaz ininflammables, non toxiques (correspond aux groupes désignés par un A ou un O majuscule);
NFPA 704
réfrigéré, liquide cryogénique[7]: 0 3 0
SIMDUT[8]
A, A : Gaz comprimé température critique =-147,1 °C Divulgation à 1,0% selon les critères de classification
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le diazote, parfois appelé simplement « azote » de manière incorrecte, est une molécule diatomique composée de deux atomes d'azote. Elle est notée N₂.

Dans les conditions normales de température et de pression, les molécules de diazote forment un gaz incolore, composant 78% de l'air.

Au XXI^e siècle, le diazote est généralement 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 masse.

Production

Le diazote atmosphérique peut être converti en ammoniac grâce au procédé Haber-Bosch. L'ammoniac ainsi produit sert surtout à la fabrication d'engrais^[9].

L'extraction du diazote hors de l'air peut entre autres être réalisée au moyen de membranes semi-perméables alimentées en air comprimé. Ces membranes sont composées de faisceaux de fibres d'oxyde polyphénilique creuses à enveloppe perméable enduites d'une couche de 40 nm.

La pureté du diazote produit par une membrane dépend du débit demandé : par exemple, 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 ^[10].

Une autre méthode pour produire de diazote 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 absorbés. Le gaz restant est du diazote 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 10 ppm d'O₂)^[11].

Fixation biologique

Plusieurs organismes, comme les champignons et certaines bactéries sont capables de fixer le diazote moléculaire de l'air, première étape avant de pouvoir l'incorporer dans des molécules organiques comme les protéines ou les bases azotées constitutives des acides nucléiques support de l'hérédité comme l'ADN et l'ARN. On rencontre ces champignons en symbiose dans les nodules de légumineuses ; et pour les bactéries, chez les plantes de la famille des fabacées où ils forment des rhizobiums au niveau des racines. C'est un cas de vie symbiotique entre un champignon (ou) une bactérie et des plantes.

Stabilité

Le diazote, caractérisé par la présence d'une liaison covalente triple (une liaison σ et deux liaisons π), est une molécule très stable qui est pour cette raison utilisée comme gaz inerte pour remplacer l'atmosphère dans les synthèses chimiques. Le diazote ne réagit directement qu'avec le lithium et le magnésium pour former les nitrures correspondants Li₃N et Mg₃N₂.

La stabilité de la molécule de diazote est la force motrice, l'origine de l'instabilité, voire de l'explosivité des composés pouvant libérer une molécule de diazote : azotures, sels de diazonium.

Utilisation

• L'azote non liquide est utilisé comme gaz cryogénique.

• On utilise le diazote gazeux pour créer des atmosphères inertes afin de protéger des produits (sodium, aliments, composés organiques, vins par exemple), des objets ou des contenants (citernes) de l'oxydation, de la corrosion, des insectes, des champignons...

• On utilise aussi l'azote pour ajuster la composition des mélanges respiratoires dans les caissons de décompression ou les bouteilles de plongée sous-marine.

• Autres usages :
  • 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 des accumulateurs hydrauliques en raison de sa passivité vis-à-vis des huiles ;
  • agent de lutte contre les incendies : allié à 50% d'argon et parfois avec du dioxyde de carbone, il est présent dans certaines installations d'extinction automatique à gaz protégeant des salles informatiques ou 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 interrompt le phénomène de combustion sans effet létal sur la respiration humaine ;
  • 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 presque 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, il fuit plus difficilement.

Il a été utilisé pour la conservation de la viande.

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, 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.

Caractéristiques physiques

• Formule chimique : N₂
• Masse molaire : 28,0134 u
• Volume molaire : 24,06 L/mol.
• Point d'ébullition sous une pression d'une atmosphère : -195,80 °C
• Point de fusion sous une pression d'une atmosphère : -210,01 °C

Sécurité

Risque d'asphyxie : le cas le plus fréquemment rencontré est celui de personnes pénétrant dans des réservoirs remplis d'azote, sans s'apercevoir du fait que ce gaz est inodore et ne provoque pas de sensation de suffocation (causée par l'excès de dioxyde de carbone, et non par l'absence d'oxygène). Ces personnes sont alors prises de malaises, perdent connaissance, et, si on ne les retire pas très rapidement de cette situation, succombent. 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.

Référence ONU pour le transport de matières dangereuses

• Nom (français) : azote comprimé

• Classe : 2Ô
• numéro : 1066

• Nom (français) : azote liquide réfrigéré

• Classe : 2
• numéro : 1977

Masse molaire du diazote : 28,0 g⋅mol^-1

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Cycle de l'azote
• Azote liquide
• Azote
• Diazonium

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