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Accueil > Science pour tous > 2019 - Année internationale du tableau périodique des éléments > Tous les éléments présentés

Azote

L’azote constitue 78% de l’atmosphère sous forme de diazote gazeux N2. Inerte sous cette forme, l’azote est un élément vital lorsqu’il est sous forme de nitrates ou d’ammoniac, notamment dans l’industrie agroalimentaire.

Origine  : L’azote est un élément produit au coeur des étoiles à partir des éléments plus légers (hydrogène, hélium, carbone) dans le cycle dit C-N-O ( carbone-azote-oxygène). Le cycle est le résultat de la fusion de quatre noyaux d’hydrogène (1H, ou protons) en un seul noyau d’hélium (4He, ou particule alpha). Dans ces réactions, le carbone sert de catalyseur et est régénéré.

Historique  : Le salpêtre utilisé comme comburant dans l’antiquité est principalement constitué de nitrates de sodium et de potassium. C’est en 1772 que Rutherford mit en évidence la présence de diazote dans l’air. Dans le même temps, d’autres scientifiques (Scheele, Cavendish et Priestley) isolaient le diazote du dioxygène de l’air en consommant le dioxygène par combustion.

L’azote dans la vie courante : l’azote indispensable à la vie
L’azote est indispensable à la formation des protéines. Les animaux se procurent l’azote par leur alimentation et leur apport protéique (protéines animales, légumineux). Quant aux végétaux, alors qu’ils sont capables d’assimiler le carbone sous forme de CO2 contenu dans l’air grâce à la photosynthèse, il n’en est pas de même pour l’azote qu’ils ne peuvent assimiler sous forme de N2 mais sous formes de nitrate ou d’ammonium. Pour ce faire, le diazote de l’air est transformé en nitrates et ammonium par des bactéries présentes dans le sol et l’eau, les cyanobactéries.

Cycle de l’azote - Crédit : Johann Dréo

L’azote à l’Institut UTINAM  : Matériaux organiques ou organométalliques azotés pour la luminescence.
L’utilisation des propriétés de luminescence est un défi scientifique dont l’enjeu économique est considérable. A l’institut UTINAM, des molécules ou des matériaux contenant de l’azote sont élaborés pour être destinés à interagir avec le rayonnement lumineux pour le convertir en une autre fréquence, le stoker ou le canaliser. Nos recherches visent à mettre au point de nouveau matériaux organiques ou organométalliques azotés, en particulier des terpyridines fonctionnalisées (Fig.1), destinées à être utilisées comme photosensibilisateurs dans des cellules photovoltaïques dans le but d’augmenter leur rendement et d’abaisser le prix de revient de l’électricité produite. Dans un autre axe de recherche de notre équipe nous nous intéressons à l’élaboration de polymères conducteurs à base de monomères azotés, ainsi que des métallopolymères organométalliques luminescents à base de ligands azotés(Fig.2)

Fig. 1 :Molécule de terpyridine fonctionnalisée intégrée - Crédit photo : Institut UTINAM
Fig.2 : Luminescence dans un polymère de coordination à base de ligands azotés - Crédit photo : Institut UTINAM

En astrophysique, on étudie la composition en azote des étoiles géantes ainsi que le rapport isotopique entre l’azote 14 (majoritaire) et l’azote 15 dans le système solaire. Dans la collaboration internationale APOGEE, nous observons par spectroscopie la quantité d’azote visible à la surface de l’étoile et comparons à des modèles d’évolution des étoiles. En outre, on a découvert certaines étoiles ayant une abondance en azote très particulière. On en a déduit que celles-ci provenaient probablement d’une autre galaxie, satellite de la nôtre, qui s’est dissoute dans notre Galaxie, la Voie Lactée, il y a des milliards d’années. D’un autre côté, à l’intérieur du système solaire, des mesures du rapport d’abondance azote 14 / azote 15 sont faites dans les comètes. Ce rapport est en effet un puissant traceur de l’origine des corps du système solaire car il présente de fortes variations d’un corps à l’autre (de 140 environ dans les comète à 450 dans l’atmosphère de Jupiter et à 272 dans l’atmosphère terrestre).