O tema de hoje, - Nitrogênio - é regido por algumas leis da termodinâmica e é um assunto um tanto abstrato. Portanto, tentarei simplificar as explicações para não tornar o texto maçante. Então, vamos lá!
O nitrogênio em temperatura ambiente (25 graus Celsius) apresenta-se na forma de um gás que é representado pelo símbolo de N2, é insípido, inodoro e incolor. Não é um gás altamente reativo, pois possui uma alta energia de ligação, sendo portanto inerte à maioria das substâncias. Entre os elementos, o nitrogênio é o sexto em abundância no universo,e representa cerca de 78% do volume atmosférico.
Por definição, podemos dizer que no estado gasoso as moléculas apresentam maior desordem, ou seja, estão distribuídas aleatoriamente em um determinado volume. O gás se expande até ocupar todo o volume disponível, logo gera uma certa pressão nas paredes do recipiente onde está contido. Esta pressão pode ser alterada por uma variação física como a temperatura - lembrando que já vimos o significado de temperatura no post " Alimentos X Temperatura" -, assim um aumento de temperatura fornece energia na forma de calor necessária para que tenhamos uma elevação na energia cinética das partículas do gás, logo se temos moléculas se movimentando mais rapidamente e em desordem, teremos mais colisões entre elas e contra a parede do recipiente. Isto acarreta num aumento da pressão. Não posso falar de um gás sem deixar bem clara a definição de pressão, pois os dois estão intimamente ligados. A pressão é a força a que um objeto está sujeito dividida pela área da superfície sobre a qual a força age! Calma, vamos exemplificar: a fórmula é P=F/A, ou seja, a pressão corresponde a força dividida pela área na qual esta força é aplicada. Sendo assim, você há de concordar que a área é inversamente proporcional a pressão, ou seja, quanto menor a área maior será a pressão exercida. Isto explica o fato de uma agulha ser perfuro-cortante, e de uma bola não o ser!
O volume ocupado por uma amostra de gás depende da sua temperatura e da pressão que é aplicada sobre ele. Deixo aqui as leis que regem alguns dos comportamentos dos gases, para aqueles que quiserem se aprofundar mais no assunto. Não explicarei aqui, para não estender demais, são elas: Lei de Boyle - descreve a variação de volume do gás com a pressão-, Lei de Charles e Gay-Lussac - descreve a variação de volume do gás com a temperatura-, e Lei de Avogadro - que descreve a relação entre o volume do gás e o número de moléculas.
Voltando ao nitrogênio, o elemento representado como N é um ametal do grupo V-A da tabela periódica. É uma gás real e atribui-se a Daniel Rutherford a descoberta do nitrogênio em 1772, porque o cientista foi o primeiro a publicar suas descobertas. Mais tarde, Lavoisier, foi o primeiro a reconhecer que se tratava de um elemento químico independente e a identificá-lo em certos compostos minerais, deu-lhe o nome de azoto (do grego a, “sem”, e zoe, “vida”) em razão de sua incapacidade para manter a vida e alimentar a combustão. O nome nitrogênio foi criado em 1790, por Jean-Antoine Chaptal, após a descoberta de sua relação com o ácido nítrico.
A produção comercial de nitrogênio é feita pela destilação fracionada do ar líquido, onde o oxigênio da mistura é eliminado. A destilação fracionada é realizada quando os pontos de ebulição dos elementos possuem uma grande diferença. Em escala reduzida, o nitrogênio puro é obtido em laboratório por inúmeras reações de oxidação da amônia e seus derivados ou por redução de compostos oxigenados do nitrogênio. Entre os mais comuns, citam-se a decomposição térmica do dicromato de amônio e do nitrito de amônio.
O nitrogênio líquido apresenta uma temperatura de 77 Kelvin, ou seja, -195,8 graus Celsius, o que é capaz de congelar uma substância instantaneamente. É utilizado em diversas funções, porém, a de interesse deste post é na Gastronomia Molecular. Aqui, deixo em aberto para que chefs na área molecular me passem mais informações de como utilizar o nitrogênio líquido e se possível alguma receita para que eu possa postar.
Finalmente, vamos entender como ocorre a liquefação de um gás: Em baixas temperaturas as moléculas dos gases reais movem-se lentamente, podendo aderir umas às outras cessando o movimento livre. Quando a temperatura cai abaixo do ponto de ebulição da substância, o gás se condensa em um líquido. Também podemos liquefazer os gases reduzindo a velocidade molecular, o que resfria o gás. Num gás real, como o nitrogênio, podemos reduzir a temperatura permitindo que o gás se expanda, este fenômeno é chamado de efeito Joule-Thomson. Para entender melhor este efeito gosto de usar o exemplo do desodorante em spray (o da latinha), ali temos um líquido comprimido e quando o liberamos em jato permitimos que ele expanda e ele resfria, por isso sentimos o líquido gelado.
Caros amigos, espero ter sanado um pouco de suas dúvidas quanto ao assunto. Este tema é extremamente complexo e longo, há muito mais o que se dizer e cálculos a serem realizados dentro deste tópico, por isso digo a vocês que o pouco que escrevi não representa nem a ponta do iceberg!
Abraços
Referências
http://www.tabela.oxigenio.com/nao_metais/elemento_quimico_nitrogenio.htm
Pauling, Linus - Química Geral Vol. 1 Ed. Ao Livro Técnico
Usberco e Salvador, Química Vol. Único Ed. Saraiva
Atkins, Peter e Jones, Loretta - Princípios de Química Ed. Bookman
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