O nitrogênio, N2, compões cerca de 78% do volume da atmosfera terrestre, logo três quartos do que inalamos é composto deste gás. Sua origem provavelmente se assemelha a de outros gases oriundos de rochas e seu surpreendente volume na atmosfera se deve ao fato das moléculas deste gás serem muito pesadas e lentas para escaparem da atmosfera terrestre, deve-se também a pouca reatividade do nitrogênio o que o impediu de reagir com outros átomos a exemplo do que aconteceu com o oxigênio.
Assim como o oxigênio, o nitrogênio forma moléculas diatômicas, contudo as suas moléculas têm entre si uma ligação tripla, o que dá a esta molécula o título de uma das moléculas mais fortemente ligada que se conhece. Mostrando o porquê da baixa reatividade desta molécula com uma ligação tripla em contraponto com a molécula de oxigênio que é mais reativa devido a sua dupla ligação. Para nossa felicidade esta baixa reatividade é o que impede que uma pequena faísca cause um grande incêndio de proporções globais, resultado da ignição do oxigênio presente na atmosfera, o nitrogênio faz uma espécie de diluição do oxigênio. Vale a ressalva que a inércia do nitrogênio é resultado da tripla ligação entre os átomos, sendo assim conclui-se que a molécula de nitrogênio é que têm baixa reatividade e não o átomo de nitrogênio, este quando não está ligado é altamente reativo e forma inúmeros compostos.
O nitrogênio é um dos elementos considerados essenciais para a vida no planeta, está presente em várias partes das células, mais particularmente nas proteínas. O nitrogênio é essencial para o crescimento de plantas e grãos e posteriormente incorporado nos organismos dos animais, a incorporação deste gás necessita que o mesmo seja transportado da atmosfera para o solo, a principal rota é a fixação do nitrogênio, que é a transformação do nitrogênio atmosférico em compostos, a fixação biológica é feita por certos procariotos, como bactérias, mais especificamente cianobactérias e actinomicetos.
(Nódulos de Rhizobium leguminosarum em raízes)
Outra rota para a conversão do nitrogênio da atmosfera para o solo começa com a sua conversão em óxidos de nitrogênio através de descargas luminosas no ar e pela radiação solar que atua na parte superior da atmosfera, estes óxidos chegam ao solo carregados pela chuva.
Voltando a fixação do nitrogênio, algumas das bactérias responsáveis pela incorporação do nitrogênio em outros compostos podem existir e atuar individualmente, como é o caso da Azotobacter e da Clostridium, porém a mais importante, Rhizobium, forma associações simbióticas com plantas superiores como legumes (feijão, ervilha, alfafa e acácia), cujas raízes são colonizadas por estas bactérias. Acredita-se que as cianobactérias foram os primeiros seres vivos a colonizarem o planeta, estas bactérias conseguem absorver diretamente da atmosfera o nitrogênio necessário para a sua forma de vida, como ocorre também com o carbono que elas retiram diretamente do dióxido de carbono presente na natureza. Estas bactérias são comumente a primeira forma de vida a surgir em locas atingidos por vulcões, além de viverem em ambientes inóspitos como o mar vermelho, que deve o seu nome a enorme quantidade de cianobatérias vermelhas presentes no local.
A fixação biológica do nitrogênio é muito lenta e específica, o que a torna inviável a nível industrial, a indústria de fertilizantes extrai do ar grandes quantidades de nitrogênio para combiná-lo com o hidrogênio formando a amônia, que pode ser convertida em outros fertilizantes ou utilizada diretamente no solo. Este nitrogênio consumido pelas indústrias de fertilizantes retorna a atmosfera como resultado da decomposição de carnes e da vegetação, na forma de amônia, resultado do nitrogênio presentes nas proteínas como citado anteriormente, a amônia em condições adequadas se degrada em nitrogênio molecular gasoso.
Como foi visto a fixação biológica ocorre em alguns tipos de bactérias, porém o agente responsável pela fixação é o mesmo, um sistema enzimático chamado de nitrogenase, que consiste de duas proteínas. A primeira contém dois átomos de molibdênio, elemento raro que surpreendentemente faz parte deste vital sistema enzimático, contém ainda 32 átomos de ferro e entre 25 e 30 átomos de enxofre, além de um grandioso esqueleto carbônico. A segundo proteína têm como base átomos de ferro, químicos mostram grande interesse neste processo, logo se pudesse se imitado em laboratório teríamos meios de converter diretamente o nitrogênio atmosférico em fertilizantes, ou ainda segundo a engenharia genética poderia se introduzir a nitrogenase em um vegetal que geraria seu próprio fertilizante, de forma gradual ao seu crescimento.
Adaptação do texto “Nitrogênio, N2” do livro Moléculas de P. W. Atkins (páginas 19 e 20).
