L’azote est l’élément le plus abondant dans l’atmosphère de notre planète. Environ 78% de l’atmosphère est constituée d’azote gazeux (N2).
L’azote est un composant d’une importance cruciale pour toute vie. C’est une partie importante de nombreuses cellules et processus tels que les acides aminés, les protéines et même notre ADN. Il est également nécessaire de fabriquer de la chlorophylle chez les plantes, qui est utilisée dans la photosynthèse pour fabriquer leur nourriture.
Dans le cadre de ces processus vitaux, l’azote est transformé d’une forme chimique à une autre. Les transformations que subit l’azote lorsqu’il se déplace entre l’atmosphère, la terre et les êtres vivants constituent le cycle de l’azote.
Fixation
L’azote sous sa forme gazeuse (N2) ne peut pas être utilisé par la plupart des êtres vivants. Il doit être converti ou « fixé » sous une forme plus utilisable par un processus appelé fixation. Il y a trois façons de fixer l’azote pour être utile aux êtres vivants:
- Biologiquement: l’azote gazeux (N2) se diffuse dans le sol depuis l’atmosphère, et des espèces de bactéries convertissent cet azote en ions ammonium (NH4 +), qui peuvent être utilisés par les plantes. Les légumineuses (comme le trèfle et les lupins) sont souvent cultivées par les agriculteurs car elles ont des nodules sur leurs racines qui contiennent des bactéries fixatrices d’azote. (En savoir plus sur ce processus dans l’article Le rôle du trèfle.)
- Par la foudre: La foudre convertit l’azote atmosphérique en ammoniac et en nitrate (NO3) qui pénètrent dans le sol avec les précipitations.
- Industriellement: Les gens ont appris à convertir l’azote gazeux en ammoniac (NH3-) et en engrais riches en azote pour compléter la quantité d’azote fixée naturellement.
Décomposition
Les plantes absorbent les composés azotés par leurs racines. Les animaux obtiennent ces composés lorsqu’ils mangent les plantes. Lorsque les plantes et les animaux meurent ou lorsque les animaux excrètent des déchets, les composés azotés de la matière organique réintègrent le sol où ils sont décomposés par des microorganismes, appelés décomposeurs. Cette décomposition produit de l’ammoniac, qui peut ensuite passer par le processus de nitrification.
Nitrification
Les bactéries nitrifiantes du sol transforment l’ammoniac en nitrite (NO2-) puis en nitrate (NO3-). Ce processus s’appelle la nitrification. Des composés tels que le nitrate, le nitrite, l’ammoniac et l’ammonium peuvent être absorbés des sols par les plantes et ensuite utilisés dans la formation de protéines végétales et animales.
Dénitrification
La dénitrification complète le cycle de l’azote en convertissant le nitrate (NO3-) en azote gazeux (N2). Les bactéries dénitrifiantes sont les agents de ce processus. Ces bactéries utilisent du nitrate au lieu de l’oxygène lors de l’obtention d’énergie, libérant de l’azote gazeux dans l’atmosphère.
Les composés azotés et leurs impacts environnementaux potentiels
L’agriculture peut être responsable d’environ la moitié de la fixation de l’azote sur la Terre par les engrais et la culture de cultures fixatrices d’azote. L’augmentation des apports d’azote (dans le sol) a conduit à produire beaucoup plus de nourriture pour nourrir plus de personnes – connue sous le nom de « révolution verte ».
Cependant, l’azote excédant la demande des plantes peut être lessivé des sols dans les cours d’eau. L’enrichissement en azote contribue à l’eutrophisation.
Un autre problème peut survenir lors de la nitrification et de la dénitrification. Lorsque le processus chimique n’est pas terminé, du protoxyde d’azote (N2O) peut être formé. Cela est préoccupant, car le N2O est un puissant gaz à effet de serre qui contribue au réchauffement climatique.
Un équilibre des composés azotés dans l’environnement soutient la vie végétale et ne constitue pas une menace pour les animaux. Ce n’est que lorsque le cycle n’est pas équilibré que des problèmes surviennent.
Some common forms of nitrogen
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Name |
Form |
Symbol |
|---|---|---|
|
Gaseous dinitrogen (commonly known as nitrogen gas) |
Unreactive Inorganic |
N2 |
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Ammonia (gas) |
Reactive Inorganic |
NH3 |
|
Ammonium ion |
Reactive Inorganic |
NH4+ |
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Nitric oxide |
Reactive Inorganic |
NO |
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Nitrous oxide |
Reactive Inorganic |
N2O |
|
Nitrogen dioxide |
Reactive Inorganic |
NO2 |
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Nitrite |
Reactive Inorganic |
NO2- |
|
Nitrate |
Reactive Inorganic |
NO3- |
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Urea |
Reactive Inorganic |
CO(NH2)2 |
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Les formes organiques sont un groupe très diversifié de molécules organiques contenant de l’azote, y compris des acides aminés simples jusqu’à de grandes protéines complexes et des acides nucléiques dans les organismes vivants et des composés humiques dans le sol et l’eau |
Formes organiques réactives de l’azote |
Nombreuses, typiquement R-NH2 |
Nature de la science
Les scientifiques font des observations et développent leurs explications en utilisant l’inférence, l’imagination et la créativité. Ils utilisent souvent des modèles pour aider d’autres scientifiques à comprendre leurs théories. Le diagramme du cycle de l’azote est un exemple de modèle explicatif. Les diagrammes démontrent la créativité requise par les scientifiques pour utiliser leurs observations pour développer des modèles et communiquer leurs explications aux autres.
Idée d’activité
Les élèves peuvent expérimenter avec des composants du cycle de l’azote dans l’activité de l’élève, la nitrification et la dénitrification.
Lien utile
Découvrez comment le lessivage de l’azote dû à l’agriculture a augmenté au fil du temps en Nouvelle-Zélande.