Stickstoff

Synonym

  • Nitrogen [engl.], Nitrogenium [lat.]

Übersicht

Chemie

Allgemeine Eigenschaften

Formelzeichen N
Ordnungszahl 7
Isotope [%] 13N - künstlich (9,965 min -> 13C)
14N - 99,634
15N - 0,366

Chemische Eigenschaften

Elektronegativität nach Pauling (Oxidationsstufe) 3,04 (III)
Elektronenkonfiguration 1s22s22p3
Oxidationszahlen +5, +4, +3, +2, -2, -3, -4, -5
bevorzugt -3

Physikalische Eigenschaften

Mittlere Atommasse [u] 14,00674 ± 7
Dichte [g/dm3] 1,25055
Schmelztemperatur [°C] -209,86
Siedetemperatur [°C] -195,82
Härte [Mohs] k.A.
Atomradius [pm] 73
Ionenradius [pm] (bei Ladung bzw. Oxidationszahl) 171 (3-)
1. Ionisierungsenergie [kJ/mol] (bei 25 °C) 1407

Sonstige Eigenschaften

  • Stickstoff ist ein bei Zimmertemperatur farb- und geruchloses Gas, das etwas leichter als Luft ist.
  • Flüssiger Stickstoff ist eine klare farblose Flüssigkeit.
  • In Wasser ist Stickstoff weniger gut löslich als Sauerstoff. Ein Liter Wasser löst bei 0 °C 23,2 ml Stickstoff, gegenüber 49,1 ml Sauerstoff.
  • Stickstoff ist sehr reaktionsträge und bildet nur mit Mühe chemische Verbindungen.
  • Erst bei hohen Temperaturen, wie sie z.B. in Verbrennungsmotoren herrschen, wird er durch Sauerstoff zu Stickstoffoxiden oxidiert.

Geschichtliches

  • Bis ins 17. Jahrhundert hatte man Luft noch für einen einheitlichen Stoff gehalten. Erst der französische Chemiker Antoine Lavoisier vermutetet in der Luft einen Stoff, der die Verbrennung nicht unterhält; einen Stoff der Feuer erstickt, einen Stickstoff eben. 
  • 1772 gelingt es dem Engländer Henry Cavendish und dem Schotten Daniel Rutherford unabhängig voneinander Stickstoff nachzuweisen. Der Schwede Carl Wilhelm Scheele entdeckt im gleichen Jahr Sauerstoff.
  • Der "lateinische" Name Nitrogenium wurde aus dem griechischen Wort nitros ("Salpeter") und gennáo ("bilden") zusammengesetzt und bedeutet "Salpeterbildner".

Vorkommen

  • Stickstoff mit rund 78 % das am häufigsten in der Atmosphäre vorkommende chemische Element.
  • In der Erdhülle steht es mit einem Anteil von 0,03 % erst an 16. Stelle, was sich aus seiner Reaktionsträgheit erklären lässt, die eine Einlagerung in Mineralien behindert.
  • Bei sämtlichen bekannten Organismen auf der Erde spielt Stickstoff als Bestandteil von Proteinen, Aminosäuren, etc. eine zentrale Rolle.
  • Mineralische Nitratvorkommen finden sich vor allem in Chile (Chilesalpeter, NaNO3).

Verwendung

  • Als Edukt (neben Wasserstoff) für die Synthese von Ammoniak nach dem Haber-Bosch-Verfahren.
  • Als Edukt anderer Stickstoffverbindungen (z.B. Düngemittel, Salpetersäure, Amine, Nitride, u.a.).
    • Mit Hilfe von Salpetersäure lassen sich viele Sprengstoffe herstellen, z.B. Kaliumnitrat im Schwarzpulver, Nitroglycerin (Dynamit, TNT)
  • Das Gas ist im Handel in grünen Stahlflaschen erhältlich und wird aufgrund seiner Reaktionsträgheit als Schutzgas beim Schweißen oder für Füllungen in Glühlampen verwendet.

Herstellung

  • In der Technik erfolgt die Gewinnung durch Verflüssigung von Luft (Komprimieren und Abkühlen auf ca. - 200 °C) und anschließende fraktionierte Destillation.

Analytik

Identität

 

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