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azòto

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Chimica: generalità

sm. [sec. XVIII; da a-privativo+greco zōe, vita]. Elemento chimico di simbolo N, numero atomico 7, peso atomico 14,00, isotopi stabili 14N 99,62%, 15N 0,38%. È il componente più abbondante dell'aria ed è inoltre contenuto nell'atmosfera solare e in quella di molti astri. Minerali contenenti azoto sono molto scarsi e poco diffusi nella crosta terrestre, ma l'azoto rappresenta un elemento fondamentale delle proteine e di altri prodotti degli organismi viventi. L'azoto chimicamente puro si può preparare per decomposizione del nitrito di ammonio ottenuto estemporaneamente mescolando una soluzione di nitrito di sodio e una di cloruro o di solfato di ammonio:

Altri metodi di laboratorio per la preparazione dell'azoto puro sono la decomposizione a caldo del bicromato di ammonio e l'ossidazione dell'ammoniaca, per esempio con ipoclorito di sodio. Dall'aria si può ottenere l'azoto eliminandone l'ossigeno, per esempio con rame metallico in trucioli, che lo assorbe trasformandosi nell'ossido CuO o anche, come nelle esperienze di Lavoisier, mediante mercurio metallico a una temperatura prossima ai 400 ºC. L'azoto così ottenuto contiene tuttavia ancora tutti i gas rari dell'aria. L'azoto per gli usi industriali si prepara oggi esclusivamente attraverso la distillazione frazionata dell'aria liquida: esso contiene ancora minime quantità di ossigeno e di gas rari. L'azoto puro si presenta come un gas incolore, inodore e insapore che alla pressione atmosferica liquefa a –195,8 ºC fornendo un liquido che solidifica a –210,5 ºC. A temperatura ambiente è costituito da molecole biatomiche N2 molto stabili e che cominciano a dissociarsi sensibilmente in atomi liberi solo a temperature elevate, oltre i 3000 ºC. Per la stabilità delle sue molecole l'azoto risulta chimicamente inattivo e viene infatti usato per creare un'atmosfera inerte, per esempio nella saldatura di metalli, per conservare inalterate sostanze sensibili all'ossigeno atmosferico. Si combina con alcuni altri elementi solo a temperatura elevata, per esempio con l'ossigeno alla temperatura dell'arco voltaico formando l'ossido NO, e con alcuni metalli come quelli alcalini, alcalino-terrosi, l'alluminio, il vanadio e il titanio formando composti detti nitruri. Con l'idrogeno si combina a temperatura superiore ai 400 ºC e su adatti catalizzatori formando l'ammoniaca.

Chimica: impieghi dell'azoto

L'azoto viene prodotto in grande quantità, sia per trasformarlo in ammoniaca, che trova impiego come materia prima per la produzione di fertilizzanti e di altri prodotti chimici, in particolare dell'acido nitrico, sia per trasformarlo in azoto solido sottoponendo l'elemento a un'altissima pressione. Sotto questa forma, ha l'aspetto di un solido opaco, diventa un semiconduttore e riesce a immagazzinare grandi quantità di energia, tanto che in futuro potrebbe diventare una nuova fonte energetica. L'azoto solido è stato ottenuto per la prima volta nel 2001 negli Stati Uniti, da ricercatori della Carnegie Institution di Washington. I ricercatori, guidati da Russell Hemley, hanno voluto verificare un'ipotesi che risaliva al 1985 secondo cui, sottoponendo l'azoto a pressioni molto elevate, la sua tradizionale struttura può essere sostituita da una molto più compatta, nella quale ciascun atomo di azoto ha un legame semplice con quelli circostanti. Il gas è stato sottoposto a pressioni fino a 140 GigaPascal, un milione di volte maggiori rispetto alla normale pressione atmosferica, con la conseguenza che la struttura del gas si altera e l'azoto assume l'aspetto di un solido opaco estremamente denso e capace di immagazzinare sei volte più energia di un singolo legame nell'azoto allo stato gassoso. Inoltre, se mantenuto ad una temperatura di -173 °C, conserva il suo stato e le sue proprietà anche a pressione atmosferica.

Chimica: i composti dell'azoto

Nei suoi composti l'azoto presenta comportamento di un tipico non metallo ed esplica valenze diverse da 1 a 5 nei composti con l'ossigeno, mentre risulta trivalente nei composti con l'idrogeno e con gli alogeni: con l'idrogeno forma il suo composto più importante e cioè l'ammoniaca NH3. Altri composti binari dell'azoto sono l'acido azotidrico, HN3, e l'idrazina, N2H4, nella molecola dei quali compaiono legami tra gli atomi di azoto. Con l'ossigeno forma cinque diversi composti binari e cioè l'ossido di azoto, generalmente indicato con il nome di protossido di azoto, l'ossido di azoto od ossido nitrico, il triossido di azoto (l'anidride nitrosa della vecchia nomenclatura), il biossido di azoto o ipoazotide e il pentaossido di azoto (l'anidride nitrica della vecchia nomenclatura).

Chimica: il protossido di azoto

Il protossido di azoto, N2O, esiste in minime tracce nell'atmosfera; è un gas incolore dal debole odore caratteristico che liquefa a –88,46 ºC. Lo si prepara solitamente decomponendo il nitrato di ammonio per riscaldamento a secco a temperatura di poco superiore ai 200 ºC: NH4NO3 —→ N2O+2H2O. È un composto assai stabile che può però fungere da comburente, ossia permette di formare un'atmosfera che come l'aria mantiene la combustione di molti materiali combustibili; ha carattere neutro pur potendosi considerare come l'anidride dell'acido iponitroso H2N2O2. Quest'ultimo, che allo stato puro si presenta come un solido instabile ed esplosivo, si può ottenere tra l'altro ossidando l'idrossilammina con ossidanti quali l'ossido di mercurio o di argento oppure l'ipobromito di sodio:

A temperatura ambiente l'acido iponitroso si decompone lentamente in protossido di azoto e acqua; la reazione non è però reversibile, e il protossido di azoto rimane inalterato anche a contatto con le soluzioni di idrossidi alcalini, le quali assorbono invece gli ossidi a carattere acido formando i sali corrispondenti. L'inalazione di protossido di azoto produce uno stato di ebbrezza (da cui il vecchio nome di gas esilarante del composto) e poi una leggera anestesia per cui esso trova impiego in medicina appunto quale anestetico, per lo più unito ad altri prodotti aventi la medesima azione. Rispetto ad altri agenti anestetici possiede vari vantaggi: non è infiammabile, è privo di azione irritante, è scarsamente tossico e possiede una spiccata azione analgesica. Per contro ha un potere anestetico limitato, per cui richiede per il completamento dell'anestesia l'associazione di altri anestetici volatili.

Chimica: l'ossido di azoto

L'ossido di azoto, NO, si forma dagli elementi a temperatura molto elevata, oltre i 2000 ºC, e su questa reazione si basava un vecchio metodo per la produzione industriale dell'acido nitrico. Questo viene ancor oggi prodotto attraverso l'ossido d'azoto, ottenuto però per ossidazione dell'ammoniaca in condizioni adatte. In laboratorio l'ossido di azoto si prepara attaccando il rame metallico o altri metalli, per esempio il mercurio, il piombo o l'argento, con acido nitrico di media concentrazione:

L'ossido di azoto puro si presenta come un gas incolore che a –151,8 ºC condensa in un liquido di colore blu, a contatto con l'aria si colora rapidamente in rosso bruno ossidandosi a biossido di azoto NO2. Come il protossido di azoto, ha carattere di comburente e anch'esso si comporta come un ossido neutro.

Chimica: il triossido di azoto

Il triossido di , N2O3, è stabile allo stato puro solo sotto forma di solido a temperatura bassissima inferiore ai –100 ºC; a temperatura più elevata si dissocia gradualmente in una miscela equimolecolare di NO e NO2, la quale in molte reazioni si comporta però come l'ossido N2O3. Tale miscela equimolecolare, che raffreddata a temperatura molto bassa si condensa formando l'ossido N2O3, può ottenersi per esempio trattando l'acido nitrico concentrato con riducenti diversi, come per esempio il triossido di diarsenico:

Con l'acqua l'ossido N2O3 reagisce formando l'acido corrispondente, e cioè l'acido nitroso HNO2, il quale è stabile solo in soluzione molto diluita; con gli idrossidi metallici forma invece i sali di tale acido e cioè i nitriti.

Chimica: il biossido di azoto

Il biossido di azoto, NO2, si presenta come un gas di colore rosso bruno che a 21,1 ºC condensa in un liquido scuro; diminuendo man mano la temperatura, il colore di tale liquido schiarisce fino a che a –11,2 ºC esso solidifica in una massa cristallina incolore. Il mutamento di colore è dovuto al fatto che le molecole NO2, appunto di colore rosso bruno, diminuendo la temperatura, si associano in molecole dimere N2O4, in equilibrio con quelle monomere NO2: mentre allo stato solido esistono solo le molecole dimere, allo stato liquido e in quello gassoso i due tipi di molecole coesistono fino a una temperatura superiore ai 100 ºC, alla quale esistono solo le molecole monomere. In effetti fino a tale temperatura il colore del gas gradualmente incupisce col riscaldamento per poi mantenersi costante. Il biossido di azoto si forma per ossidazione dell'ossido NO già a opera dell'ossigeno atmosferico a temperatura ambiente; il metodo di preparazione più agevole è però, in laboratorio, costituito dalla composizione del nitrato di piombo per riscaldamento a temperatura superiore ai 300 ºC:

Il biossido di azoto ha energiche proprietà ossidanti; viene assorbito rapidamente dall'acqua formando una soluzione contenente quantità equimolecolari di acido nitrico e di acido nitroso:

mentre con le soluzioni degli idrossidi alcalini si ottiene una miscela dei sali corrispondenti. Da questo comportamento del biossido di azoto deriva il nome di anidride nitroso-nitrica con il quale il composto veniva anche indicato.

Chimica: il pentaossido di azoto

Il pentaossido di , N2O5, può ottenersi tra l'altro per azione del cloro gassoso sul nitrato d'argento:

È un solido incolore che si decompone lentamente nel biossido NO5 e ossigeno e che a pressione atmosferica sublima facilmente senza fondere. È un ossidante estremamente energico; con l'acqua reagisce violentemente trasformandosi in acido nitrico.

Chimica: gli ossidi superiori

Esistono inoltre degli ossidi superiori dell'azoto, come in particolare il triossido NO3, che si forma per azione dell'ozono sull'ossido N2O5, e l'esaossido di , N2O6, che si forma per azione del fluoro elementare sull'acido nitrico anidro; questi composti, tanto instabili da non poter essere isolati allo stato puro, hanno in realtà carattere di perossido ossia presentano legami tra atomi di ossigeno mentre l'azoto vi presenta la normale valenza di 5. Con gli alogeni l'azoto forma composti binari in rapporti stechiometrici diversi. I più importanti sono quelli di formula generale NX3, come il fluoruro, NF3, un gas incolore che può ottenersi per elettrolisi di una soluzione di fluoruro di ammonio in acido fluoridrico liquido e anidro e il cloruro, NCl3, che si forma per azione del cloro sull'ammoniaca in condizioni adatte:

Il tricloruro di azoto è un liquido pesante, di colore giallo scuro, facilmente volatile e straordinariamente esplosivo. I composti binari dell'azoto con i metalli comprendono, oltre ai sali dell'acido azotidrico o azoturi, quelli che possono immaginarsi derivati dall'ammoniaca per sostituzione dei suoi tre atomi di idrogeno con il metallo e che prendono il nome di nitruri, come per esempio il nitruro di calcio Ca3N2, che si forma per azione dell'azoto sul metallo ad alta temperatura e che reagiscono con l'acqua liberando ammoniaca e l'idrossido metallico. Vari metalli pesanti, come per esempio quelli del gruppo del ferro, fissano invece superficialmente l'azoto ad alta temperatura formando nitruri di composizione non stechiometrica: la formazione di tali nitruri è importante dal punto di vista metallurgico, in particolare nella cosiddetta nitrurazione degli acciai (vedi anche nitrato e nitrito). Gli ossidi di azoto vengono comunemente identificati con la sigla NOX. Derivano da processi di combustione, in cui le elevate temperature raggiunte permettono la reazione tra azoto e ossigeno atmosferici. Sono inquinanti dell'aria, perché in grado di dare reazioni fotochimiche che portano alla trasformazione dell'ossigeno in ozono troposferico.

Biochimica

L'azoto è uno dei fondamentali elementi costitutivi della materia vivente. Assieme al carbonio, all'idrogeno e all'ossigeno entra invariabilmente nella composizione delle proteine animali e vegetali, degli acidi nucleici, di vitamine, coenzimi e di altri materiali organici indispensabili per lo svolgimento dei processi vitali delle cellule e per la loro organizzazione strutturale. Nelle piante l'azoto costituisce in media l'1-3% in peso di tessuto secco. Tale valore è più basso di quello riscontrabile di norma negli organismi animali; nei tessuti umani il tasso medio di azoto è di 3-3,5%, corrispondente all'8% di tessuto secco. La sostanza nervosa contiene il 5,3%, contro il 14,5% dei muscoli e il 14,2% del plasma sanguigno. Nelle proteine la percentuale di azoto varia da 15 a 17%. I materiali azotati contenuti nelle cellule e nei liquidi biologici possono essere separati in due principali frazioni che corrispondono rispettivamente all'azoto proteico e all'azoto non proteico. Nell'ambito della frazione proteica, con opportuni metodi analitici, è possibile separare ulteriormente varie sottofrazioni, quali l'azoto ammoniacale, corrispondente ai gruppi ammidici delle proteine, l'azoto basico, proveniente dalla cistina e dagli amminoacidi diammino-monocarbossilici, l'azoto amminico, dato da tutti gli altri amminoacidi, l'azoto imminico, fornito dalla prolina, dall'ossiprolina e dal nucleo del triptofano. L'azoto non proteico, dosabile nei materiali biologici previo allontanamento delle proteine, deriva da un vasto ed eterogeneo gruppo di materiali azotati che si formano nel catabolismo delle sostanze proteiche. Tra questi vanno ricordati l'acido urico, l'ammoniaca, vari amminoacidi, la creatina, l'acido ippurico, l'urea, che fornisce da sola il 50-90% dell'azoto totale non proteico (per quanto riguarda l'importanza che ha in campo clinico il contenuto nel sangue dell'azoto non proteico, vedi azotemia). Tutto l'azoto contenuto nei tessuti animali viene fornito dalle proteine e da altre sostanze organiche azotate assunte con gli alimenti. La sua eliminazione nei Metazoi superiori avviene con differenti meccanismi: per via renale vengono asportate dal sangue quantità notevoli di cataboliti azotati provenienti dal ricambio proteico; l'intestino elimina, a sua volta, proteine, residui della flora microbica, prodotti di sfaldamento delle cellule epiteliali, fattori alimentari non assorbiti, residui dei succhi digestivi, ecc. Una certa percentuale di azoto viene inoltre perduta per via cutanea con il sudore o in seguito alla desquamazione degli epiteli cutanei e mucosi, attraverso le unghie, i peli, ecc. La quantità di azoto proteico che viene giornalmente perduta dall'organismo (quota di logorio) ha un valore piuttosto costante, valutato nell'ordine di ca. 30 g di proteine. Al contrario, il tasso di azoto organico assimilato è molto variabile, in funzione del tipo di alimentazione, dell'età, delle condizioni individuali, ecc. Il rapporto tra le quantità di azoto che in un determinato periodo di tempo vengono assunte o perdute dall'organismo fornisce uno dei più importanti parametri del metabolismo, il bilancio azotato. In linea generale, il fabbisogno medio giornaliero di azoto nell'uomo è di ca. 0,16 g/kg di peso corporeo, pari a 1 g di proteine/kg. § L'ossido di azoto, NO, composto chimico gassoso con natura di radicale (in quanto ha un elettrone spaiato), possiede proprietà biologiche solo recentemente scoperte. In presenza di ossigeno l'NO è instabile e viene rapidamente (nello spazio di alcuni secondi) ossidato a nitrato (e/o nitrito) e in questa forma viene espulso per via urinaria. Nell'organismo l'ossido di azoto viene prodotto da un enzima specifico, la NO-sintetasi, a partire dall'amminoacido arginina. L'ossido di azoto è prodotto da molti Batteri nel corso del processo di denitrificazione, nel quale l'azoto dei nitrati e nitriti viene trasformato in azoto elementare. La scoperta che l'ossido di azoto è ampiamente utilizzato da moltissimi organismi sia unicellulari sia multicellulari è però molto recente e non tutte le caratteristiche biologiche sono state identificate. Negli organismi superiori esso ha almeno due funzioni note: quella battericida e quella di mediatore neurochimico. La prima funzione è legata alla sua natura di radicale, che gli conferisce elevata reattività chimica, ed è dimostrato che in corso di malattie batteriche i macrofagi presenti sul sito dell'infezione liberano ossido di azoto sotto lo stimolo delle endotossine. In questa circostanza l'ossido viene prodotto in quantità elevata e l'eliminazione di nitrati nelle urine aumenta sensibilmente. Per ciò che concerne la funzione di mediatore neurochimico dell'ossido di azoto, va rilevato che molti tessuti lo producono se opportunamente stimolati. Il primo tessuto da parte del quale è stato rilevato il suo rilascio è l'endotelio, il sottile strato di cellule che riveste la parete interna dei vasi sanguigni sia arteriosi sia venosi. Era noto da tempo che lo stimolo ortosimpatico (mediato dalle catecolamine) causava la contrazione della componente muscolare della parete vascolare e che lo stimolo parasimpatico (mediato dall'acetilcolina) esercitava l'effetto opposto; ciò che è stato dimostrato dai ricercatori è che, mentre la muscolatura liscia della parete del vaso possiede recettori per le catecolamine (il cui effetto è dunque diretto), essa non possiede recettori per l'acetilcolina. L'effetto di quest'ultimo mediatore è infatti indiretto: l'acetilcolina stimola il rilascio di ossido di azoto da parte dell'endotelio e quest'ultimo causa il rilasciamento della muscolatura liscia. Sembra inoltre provato che anche altri vasodilatatori agiscano stimolando il rilascio di ossido di azoto da parte dell'endotelio. In considerazione della diffusione dell'ipertensione arteriosa e della generalità della risposta vasodilatatoria mediata da quest'ossido ci si potrebbe aspettare che la sua scoperta si riveli feconda per le applicazioni farmacologiche. Questa previsione si sta avverando solo in parte in quanto sostanze che agiscono liberando ossido di azoto, quali la trinitrina (o nitroglicerina), erano già in uso nella terapia dell'angina pectoris da circa un secolo, sebbene su base empirica, e il chiarimento del loro meccanismo d'azione è venuto appunto dagli studi sopra descritti, che risalgono agli anni 1980-90. L'ossido di azoto esercita a livello del sistema cardiocircolatorio anche un'altra funzione, poiché inibisce l'aggregazione delle piastrine e ha dunque un'azione anticoagulante. La produzione di ossido di azoto è stata inoltre riconosciuta in alcune regioni dell'encefalo quali il cervelletto, la neuroipofisi e la corteccia cerebrale, dove sembra interessare circa il 2% dei neuroni (ma non le cellule gliali). Sembra oggi accertato che l'NO è un neuromediatore, cioè uno di quei composti implicati nella trasmissione dell'impulso nervoso a livello delle sinapsi; è però un mediatore atipico in quanto non può essere immagazzinato nelle vescicole sinaptiche ma deve essere prodotto direttamente al momento dello stimolo nervoso. Per ciò che concerne i recettori per l'ossido di azoto, il più importante è un enzima della membrana cellulare, la guanilato ciclasi, che possiede un gruppo eme, analogo a quello dell'emoglobina, sul quale l'ossido di azoto si lega con elevata affinità. La trasmissione dell'informazione all'interno della cellula è dovuta al fatto che la guanilato ciclasi è un enzima che, una volta legato l'ossido di azoto trasforma la guanosina trifosfato (GTP) in guanosina 3'-5' monofosfato ciclica (cGMP), un tipico mediatore intracellulare (usato anche da vari ormoni tra i quali l'insulina). Bisogna inoltre rilevare che l'ossido di azoto si può diffondere attraverso la membrana cellulare e potrebbe quindi legarsi anche a recettori intracellulari (come avviene, per esempio, per gli ormoni sessuali). È stato rilevato che l'ossido di azoto si può legare a proteine diverse dalla guanilato ciclasi, sul gruppo sulfidrilico dei residui di cisteina, per i quali il radicale presenta elevata affinità; è inoltre noto che l'ossido di azoto legato alla cisteina può essere scambiato tra proteine diverse (o tra proteine e piccoli peptidi quali il glutatione) in un processo detto di trans-nitrosilazione, e che nella forma legata risulta stabile sull'intervallo dei minuti anziché dei secondi, come avviene per il radicale libero. Va da ultimo rilevato come questo composto, al contrario di altri mediatori, non debba essere degradato attivamente e recuperato dalla cellula che lo ha prodotto, poiché la sua degradazione spontanea è rapida. § La NO-sintetasi è l'enzima che catalizza la sintesi chimica di ossido di azoto (NO) nell'organismo. È una proteina estremamente complessa e non ancora completamente caratterizzata. Comprende almeno tre subunità distinte che contengono quattro coenzimi: una molecola di eme, una di FAD (flavina-adenina-dinucleotide), una di FMN (flavina mononucleotide) e una di tetraidrobiopterina. Il substrato della reazione è l'aminoacido L-arginina che viene trasformato dapprima in N-idrossi arginina e poi in citrullina e NO, molto probabilmente secondo lo schema:

R= rappresenta la formula COOH– CHNH2–CH2–CH2–CH2–NH–C(NH2). Si noti che la NO-sintetasi può reagire direttamente con le due molecole di ossigeno, grazie alla reattività caratteristica dei cofattori FAD e FMN. Per ciò che riguarda invece l'idrogeno, questo deve essere fornito dal NADPH (nicotinamide adenina dinucleotide fosfato) e l'enzima ha la capacità di combinarsi con 4 atomi di idrogeno, sulla molecola di biopterina. La NO-sintetasi è largamente diffusa tra gli organismi viventi: la sua presenza è stata dimostrata nei batteri che partecipano al ciclo dell'azoto, in protozoi e in animali appartenenti ai più diversi phyla. Nell'uomo è stata identificata nei macrofagi, nelle cellule dell'endotelio vascolare e nel sistema nervoso centrale. La funzione svolta dall'ossido di azoto in questi tipi cellulari sarebbe quella di agente citotossico e di neuromediatore.

Biochimica: il ciclo dell'azoto

"Per il ciclo dell'azoto vedi schema al lemma del 3° volume." È il complesso di trasformazioni che l'azoto subisce nell'ambiente, attraverso le quali viene garantito agli esseri viventi l'apporto continuo e regolare di materiali azotati indispensabili per l'espletamento delle loro funzioni vitali "Il ciclo dell’azoto è schematizzato a pag. 276 del 3° volume." . Tali trasformazioni hanno carattere ciclico e impediscono che venga alterato l'equilibrio dei rapporti tra l'azoto elementare e i suoi derivati organici e inorganici presenti in natura. A differenza degli organismi animali, le piante attuano la sintesi degli amminoacidi e delle proteine a partire da materiali azotati inorganici, quali i sali d'ammonio, i nitriti e i nitrati. Tali composti sono normali costituenti del terreno, ma il loro apporto continuo è garantito da speciali meccanismi biologici attraverso i quali vengono utilizzati sia l'azoto atmosferico, sia i prodotti di escrezione e di decomposizione degli organismi. La fissazione dell'azoto atmosferico (azotofissazione) non è attuabile direttamente dalle piante superiori, ma richiede l'intervento di microrganismi aerobionti (Azotobacter) e anaerobi (Clostridium) presenti in forma libera nel terreno oppure di batteri del genere Rhizobium; questi ultimi vivono in simbiosi con le radici di alcune leguminose in corrispondenza dei cosiddetti “noduli”. Tali microrganismi sono forniti di un particolare enzima, detto nitrogenasi, costituito da due frazioni proteiche, la prima contenente ferro (Fe-proteina), la seconda contenente ferro e molibdeno (Fe-Mo-proteina). La nitrogenasi è presente solo negli organismi azotofissatori nei quali viene sintetizzata sotto il controllo di un gene detto nif (nitrogen fixation). L'attività della nitrogenasi richiede alcune condizioni che si trovano interamente realizzate nei microrganismi azotofissatori, quali la disponibilità di ATP e l'esclusione degli ioni di idrogeno e dell'ossigeno, potenti inibitori dell'attività nitrogenasica. Un processo analogo di trasformazione dell'azoto elementare in composti ammoniacali avviene anche per azione delle scariche elettriche e delle radiazioni ultraviolette. Accanto alla fissazione biologica o fisica dell'azoto ha grande importanza nell'economia del metabolismo vegetale l'assorbimento dei composti azotati inorganici presenti nel terreno, nonché l'apporto indiretto di azoto da parte dei residui organici vegetali e animali e dei prodotti di decomposizione della materia vivente. Notoriamente le piante verdi utilizzano l'azoto inorganico soprattutto sotto forma di nitrati, di nitriti e di sali d'ammonio. La trasformazione delle sostanze azotate organiche in materiali inorganici assimilabili (mineralizzazione) avviene nel terreno attraverso una serie complessa di reazioni chimiche ed enzimatiche che comprendono: A) la formazione di sali d'ammonio (ammonizzazione) operata da speciali microrganismi appartenenti ai generi Aspergillus, Mucor, Fusarium, ecc.; B) l'utilizzazione dell'ammoniaca da parte di microrganismi autotrofi del genere Nitrosomonas che determinano la sintesi di sali dell'acido nitroso (nitritazione); C) la trasformazione dei nitriti in nitrati operata da Nitrobatteri (nitratazione). I processi indicati nelle fasi B e C prendono complessivamente il nome di nitrificazione dell'azoto. I nitrati assorbiti dalle piante, prima di essere utilizzati per la sintesi di materiali organici, subiscono nuovamente la trasformazione in ammoniaca. Tale processo è favorito di giorno dall'energia solare e si svolge con liberazione di ossigeno:

Di notte avviene invece con consumo di energia da parte della pianta, energia ricavata dalla combustione degli zuccheri:

In realtà solo una parte dei sali minerali azotati viene utilizzata dalle piante verdi per la sintesi di proteine e di altre sostanze; infatti, una certa quantità di nitrati viene allontanata dal suolo per opera delle acque piovane, e un'altra frazione va incontro alla denitrificazione, processo attuato da microrganismi dei generi Clostridium ed Escherichia. La denitrificazione comporta la riduzione dei nitrati in ammoniaca e la successiva trasformazione di questa in azoto elementare che in tal modo torna nell'atmosfera. Il ripristino dell'azoto libero chiude il ciclo di questo elemento indispensabile per la vita.

Per la chimica

G. Bruni, Chimica generale e inorganica, Milano, 1960; Autori Vari, Enciclopedia internazionale di chimica, vol. I, Roma, 1969; L. Berti, M. Calatozzolo, L'industria dell'azoto, Firenze, 1976.

Per la biochimica

J. Pochon, H. De Barjac, Traité de microbiologie des sols, Parigi, 1957; E. Padoa, Biologia generale, Torino, 1968; S. Nuti, La fissazione biologica dell'azoto, Padova, 1978.