Stickstoff

Stickstoff
Elementsymbol	N
Ordnungszahl	7
Relative Atommasse	14,0067
Aggregatzustand	gasförmig
Schmelzpunkt	-210,1 °C
Siedepunkt	-196 °C
Elementkategorie	Nichtmetall

Stickstoff (lat. Nitrogenium) ist ein chemisches Element und in Form des Distickstoffs (N2) mit 78,08 Volumenprozent bzw. 75,46 Gewichtsprozent Hauptbestandteil der Luft. Es handelt sich um ein farb- und geruchloses Gas, das in der Natur in reiner Form und auch chemisch gebunden (zum Beispiel in Form von Nitraten) vorkommt. Im Periodensystem steht er in der 5. Hauptgruppe zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff. Stickstoff spielt eine wichtige Rolle bei verschiedenen Verbindungen in der organischen Chemie.

Weitere Eigenschaften

Atomarer Stickstoff (N) ist sehr reaktionsfreudig, während der in der irdischen Atmosphäre vorkommende Distickstoff (N2) ein extrem stabiles Molekül ist (ein sogenanntes inertes Gas, das als Schutzgas dient).

Stickstoff löst sich nur halb so gut in Wasser wie Sauerstoff (bei 20 °C 0,016 Liter Stickstoffgas in 1 Liter Wasser). Durch Verbrennung, d. h. bei einer chemischen Reaktion mit Sauerstoff, entsteht NO2 (Stickstoffdioxid) und bei Temperaturen ab 200 °C hauptsächlich NO (Stickstoffmonoxid). Ein Gemisch von NO und NO2 wird als Stickstoffoxid oder Stickoxid – kurz NOX – bezeichnet.

Geschichte

Obwohl Stickstoff in der Luft in großen Mengen vorhanden ist, wurde er wegen seiner Reaktionsträgheit erst im Jahre 1771 durch den deutschen Chemiker Carl Wilhelm Scheele nachgewiesen und 1772 vom schottischen Chemiker Daniel Rutherford bestätigt. Später war es Antoine Laurent de Lavoisier, der den Elementcharakter von Stickstoff erkannte. Er bezeichnete das neue Element unter anderem als „Azote“, abgeleitet vom altgriechischen „asotikos“ für leblos. Dieser Name setzte sich allerdings außerhalb des französischen Sprachraums nicht durch. 1784 synthetisierte Henry Cavendish Stickoxide und Salpetersäure aus molekularem Stickstoff und Sauerstoff mit Hilfe von elektrischen Entladungen. 1814 bekam das Element von Berzelius die lateinische Bezeichnung „Nitrogenium“ und das Elementsymbol „N“, abgeleitet vom altgriechischen nitros für Salpeter und gennao („ich bilde“). Der deutsche Name Stickstoff leitet sich von einer wesentlichen Eigenschaft des Stoffs her: er wirkt erstickend.

Vorkommen

Stickstoff steht an 16. Stelle der Elementhäufigkeit und ist in der Erdatmosphäre in freiem Zustand, also ungebunden, das häufigste Element. In Form von Nitraten kann man Stickstoff in der Erdkruste bis in eine Tiefe von 16 Kilometer finden. Unter den Mineralien sind die stickstoffhaltigen eher selten. In Nordchile wurden schon im 16. Jahrhundert die einzigen Fundstätten größeren Ausmaßes entdeckt, die hauptsächlich aus Natronsalpeter, auch Chilesalpeter genannt (Natriumnitrat - NaNO3), bestehen. In der lebenden Natur findet man Stickstoff als Bestandteil verschiedener biochemischer Substanzen, die von großer Wichtigkeit sind. Stickstoff ist hier chemisch gebunden. Zu diesen Substanzen, die in allen Organismen vorhanden sind, gehören alle Eiweiße (Aminosäuren enthalten die Aminogruppe), Nukleinsäuren und andere. Daher gehört der Stickstoffkreislauf zu den grundlegenden Stoffkreisläufen.

Verwendung

Großtechnisch wurde Luftstickstoff erst im 20. Jahrhundert zur Kalkstickstoff- und Ammoniaksynthese und zur Salpetersäuredarstellung genutzt. Aufgrund seiner Reaktionsträgheit eignet er sich zudem gut als Schutzgas (Einsatzgebiete sind hier die Elektro- und Metallindustrie), desweiteren wird er als Füllgas in Glühlampen, als Treibmittel in Sprühbehältern und bei der Aufbewahrung leicht entzündlicher Flüssigkeiten oder zum Verdünnen leicht brennbarer Gase eingesetzt. In der Lebensmittel- und Pharmaindustrie sowie in der Medizin verwendet man flüssigen Stickstoff, weil sich dieser zum Schockgefrieren bzw. zur Gefriertrocknung eignet (zum Beispiel für die Konservierung von Geweben, Seren, Blut, Impfstoffen, Gewebekulturen oder Medikamenten). Auch können mit ihm Gewebeteile, die für Operationen benötigt werden, für einen begrenzten Zeitraum schnell eingefroren werden. Auch Spermien in sogenannten Samenbanken, die dann je nach Bedarf aufgetaut und zur künstlichen Befruchtung herangezogen werden, werden durch Einfrieren konserviert, ebenfalls befruchtete Eizellen.

Verweise

• Chemie und Physik des chemischen Elements Stickstoff (Internetchemie.info)
• Lexikon der Biologie: Stickstoff (Spektrum.de)
• Stickstoffkreislauf (Die Chemie-Schule)
• Gesundheitliche Auswirkungen von Stickstoff - Umwelttechnische Auswirkungen von Stickstoff (Lenntech)