Verwendung von Stickstoff

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Was ist Stickstoff?

Stickstoff ist ein chemisches Element, das im Periodensystem durch den Buchstaben „N“ dargestellt wird.

Unter normalen Druck- und Temperaturbedingungen liegt es in gasförmigem Zustand vor und wird zweiatomiges oder molekulares Gas (N 2 ) genannt. Es hat eine Elektronegativität von 3 auf der Pauling-Skala und seine Ordnungszahl ist 7.

Im Lateinischen kommt Stickstoff von den Wörtern Nitrum (das historisch verwendet wurde, um Verbindungen von Natrium und Kalium zu bezeichnen, die Stickstoff enthalten) und Geno (was erzeugen bedeutet).

Obwohl es seit dem Mittelalter sehr prekär verwendet wurde, war Scheele der erste Wissenschaftler, der dieses Element von den übrigen in der Luft gefundenen Partikeln isolierte.

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Physikalische Eigenschaften von Stickstoff

Stickstoff ist ein geruch-, farb- und geschmackloses Gas, das 78 % unserer Atemluft ausmacht. Es ist ein Nichtmetall, das sich bei normalem Druck und normaler Temperatur in einem gasförmigen Zustand befindet.

Sein Schmelzpunkt liegt bei -210 ºC und sein Siedepunkt bei -195,79 ºC. Andererseits hat es eine Dichte von 1,25046 kg/m 3 und ist kein guter Strom- oder Wärmeleiter.

Stickstoffisotope

Die stabilen Stickstoffisotope sind 14N und 15N, wobei ersteres viel häufiger vorkommt als letzteres. Darüber hinaus können andere Isotope radioaktiven Ursprungs gefunden werden, wie z. B. 12 N, 13 N, 16 N und 17 N.

Atomare Eigenschaften von Stickstoff

Stickstoff hat verschiedene Oxidationsstufen.

• Atomgewicht: 14,0067 amu (atomare Masseneinheit)

• Ordnungszahl: 7

• Symbol: N

• Atomradius: 56 pm (Pikometer)

• Oxidationszustände: -3, +1, +2, +3, +4, +5

Stickstoffaggregationszustände

In der Natur kommt Stickstoff im gasförmigen Zustand vor. Der Mensch ist jedoch in der Lage, diesen Zustand durch Temperatur- und Druckänderungen in einen flüssigen und einen festen Zustand umzuwandeln.

Obwohl seine bemerkenswertesten Anwendungen im flüssigen Zustand liegen, ist es wichtig zu beachten, dass flüssiger Stickstoff nur für bestimmte Zwecke und unter Berücksichtigung der entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen verwendet werden sollte.

Da seine Temperatur in flüssigem Zustand sehr niedrig ist, kann es die Haut schädigen und Kälteverbrennungen hervorrufen.

Stickstoff gewinnen

Stickstoff kann durch Verflüssigung von Luft gewonnen werden.

Dieses Nichtmetall kann durch die Umsetzung verschiedener Verfahren gewonnen werden. Zu den am häufigsten verwendeten gehören die fraktionierte Destillation und die Luftverflüssigung, da Stickstoff 78 % der Luft einnimmt.

Stickstoffreichtum

Stickstoff macht 78 % der Luft aus, die wir atmen.

Stickstoff ist nicht nur in der Atemluft als Hauptelement vorhanden, sondern findet sich auch in Lebensmitteln, Pflanzen, Düngemitteln, Giftstoffen und sogar in Sprengstoffen. Auch das Isotop Stickstoff-14 kommt in Sternen vor, wo es durch Kernfusion entsteht.

Stickstoffstruktur

Stickstoff besteht aus zwei Arten von Isotopen: N14 und N15. Darüber hinaus sind auch andere Isotopenarten radioaktiven Ursprungs zu finden, wie N12, N13, N16 und N17, weshalb es in flüssigem oder festem Zustand mit besonderer Sorgfalt gehandhabt werden muss.

Rolle des Stickstoffs in der Natur

Stickstoff leistet einen wichtigen Beitrag für die Umwelt: Ohne dieses Element wäre das Leben auf der Erde nicht möglich. Dieses Element ist Bestandteil von Proteinen und Nukleinsäuren (DNA und RNA) und damit Teil der Lebensgrundlage.

Obwohl in der Erdatmosphäre eine große Menge Stickstoff in gasförmigem Zustand (N 2 ) vorhanden ist, ist es für Pflanzen sehr schwierig, ihn auf diese Weise einzubauen, also assimilieren sie ihn in Form von Ammoniumionen (NH 4 + ) oder Nitrate (NO 3 – ). Aus diesem Grund wandeln einige Bakterien Stickstoff in diese Formen um, die von Pflanzen aufgenommen werden können, damit Tiere dann die Pflanzen aufnehmen und den Stickstoff durch diesen Prozess einbauen können.

Mit anderen Worten, ohne die Anwesenheit von Stickstoff könnten Bakterien den Boden nicht in eine fruchtbare Basis für Pflanzen verwandeln. Aus diesem Grund gilt Stickstoff als am Lebenszyklus von Ökosystemen beteiligt.

Verwendung von Stickstoff

Stickstoff im Kerosin verhindert die Brandgefahr.

Unter den Funktionen von Stickstoff finden wir die folgenden:

• Als Konservierungsmittel für verpackte Lebensmittel, da es deren Oxidation stoppt.

• Die Glühbirnen enthalten Stickstoff, der zugänglicher ist als bei Verwendung von Argon.

• Es wird in Flüssigsprengstoffen verwendet, um deren Explosion zu verhindern.

• Es wird zur Herstellung von elektronischen Bauteilen wie Transistoren oder integrierten Schaltkreisen verwendet.

• Es wird in Düsentreibstoffen verwendet, da es Brandgefahren vorbeugt.

• Flüssiger Stickstoff hilft bei der Konservierung von Blut und Blutplättchen.

• Es ist in fast allen konsumierten pharmakologischen Arzneimitteln enthalten (Lachgas wird als Anästhetikum verwendet).

• Es wird zur Herstellung von Edelstahl verwendet.

• Es wird zur Herstellung von Düngemitteln verwendet.

Auswirkungen von Stickstoff auf den Körper

Stickstoff verringert den Sauerstofftransport im Blut.

Stickstoff kommt in seiner natürlichen Form in der Luft als molekularer Stickstoff (N 2 ) vor; im Boden und im Wasser bildet es Verbindungen wie Nitrate (NO 3 – ) und Nitrite (NO 2 – ).

Dieser zusammengesetzte Stickstoff erweist sich als nicht so gesundheitsfördernd. Einige seiner Hauptwirkungen sind die folgenden:

• Verringert den Sauerstofftransport im Blut.

• Verlangsamt die Funktion der Schilddrüse.

• Es ermöglicht keine korrekte Fixierung von Vitamin A im Organismus.

• Es fördert die Produktion einer Substanz namens Nitrosamin, die für Zellmutationen (Krebs) verantwortlich ist.

Kuriosität: Stickstoff in den Farben des Himmels

Stickstoff ist für die Farben der Sonnenuntergänge verantwortlich.

Dieses Element ist zusammen mit Sauerstoff für die blauen, grünen, violetten, orangen und roten Farben verantwortlich, die am Himmel erscheinen. Nicht nur im Regenbogen, sondern auch in einem Sonnenuntergang.