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Nichtmetalle: Stickstoff

Symbol: N
Kategorie: Nichtmetalle
Ordnungszahl: 7
Relative Atommasse: 14,00674
Schmelzpunkt: 63,29 K
Siedepunkt: 77,4 K
Dichte: 1,2506*10-3 g cm-3
Elektronegativität: 3,1
Ionisierungsenergie: 14,534 eV
Konfiguration: [He] 2s² 2p³
Oxidationszahlen: 5, 4, 3, 2, -3
Atomradius: 71 pm
Ionenradius: 171 pm (-3)

Der nachfolgende Artikel ist dem Lexikon der Chemie entnommen.

Laut Schätzungen ist Stickstoff das siebthäufigste Element in der Milchstraße und vermutlich auch im gesamten Universum. Es macht in Form des gasförmigen Distickstoffs (N2) etwa 78 Prozent der Erdatmosphäre aus und ist damit das häufigste Element in elementarer Form. Technisch gewinnt man es durch fraktionierte Kondensation von Luft. Die Dreifachbindung zwischen den beiden Stickstoffatomen ist eine der stärksten in der Chemie, sodass das Element in der Atmosphäre zwar häufig ist, aber nur in vergleichsweise geringen Mengen in Form nutzbarer Verbindungen, zum Beispiel als Nährstoff für das Pflanzenwachstum, zur Verfügung steht.

DNA und Proteine enthalten große Mengen Stickstoff, sodass alle Lebewesen auf den wenigen Stickstoff angewiesen sind, der nicht in Form von Distickstoff vorliegt. Spezialisierte Mikroorganismen an Land und im Wasser überführen diesen Luftstickstoff in nutzbare Bausteine, die Pflanzen und Tiere dann aufnehmen. Wie genau die Stickstofffixierung in den Ozeanen der Welt abläuft und wie die dortigen Prozesse das Klima beeinflussen, ist noch immer nicht vollständig geklärt.

Einer der bedeutendsten technischen Prozesse überhaupt, um Luftstickstoff nutzbar zu machen, ist das Haber-Bosch-Verfahren, das die starke Bindung im Stickstoff löst und ihn mit Wasserstoff zu Ammoniak reagieren lässt. Erst durch den damit erzeugten Stickstoffdünger sind die Erträge der modernen Landwirtschaft auch auf nicht optimalen Böden erreichbar. Unklar ist, welche Folgen dieser massive Eingriff in den globalen Stickstoffkreislauf langfristig hat.

Stickstoff bildet mit den meisten Elementen kovalente Bindungen und meistens derer drei – mit der Einschränkung, dass das normalerweise freie Elektronenpaar ebenfalls oft an Bindungen teilnimmt. Auf diese Weise entstehen Ammoniumverbindungen und die große Vielfalt der geladenen und ungeladenen Stickoxide. Anorganische Stickstoffverbindungen sind in der Umwelt selten, der größte Teil des Elements außerhalb der Atmosphäre ist in lebender oder toter Biomasse gebunden. Weltweit gibt es einige Natriumnitrat-Lagerstätten, die bedeutendste lag in Chile und wurde vom 18. bis Mitte des 20. Jahrhundert ausgebeutet. Beim Salpeterkrieg von 1879 und 1884 kämpften Chile auf der einen und auf der anderen Seite Peru und Bolivien um die Kontrolle dieser Vorkommen. Chile gewann.

Düngemittel sind die technisch bedeutendste Anwendung von Stickstoffverbindungen. Als Element setzt man es außerdem als reaktionsträges Schutzgas für Lebensmittel – in dieser Funktion heißt es E941 – und andere gegen Sauerstoff oder Feuchtigkeit empfindliche Materialien wie reaktive Chemikalien ein. In der Elektronik dient Stickstoff als Löschgas für elektronische Komponenten und man füllt damit die Reifen der Räder von Flugzeugen und anderen stark belasteten Fahrzeugen. Die Oberflächen von Metallstücken werden gelegentlich durch Stickstoffgas gehärtet.

Flüssiger Stickstoff ist ein weit verbreitetes technisches Kühlmittel, da er leicht verfügbar ist und die Umwelt nicht verschmutzt. Moleküle mit hohem Stickstoffanteil zersetzen sich unter bestimmten Bedingungen sehr heftig und dienen deswegen als Industrie- und Militärsprengstoffe. Als Faustregel kann man sich merken: Je mehr Stickstoff ein Molekül enthält, desto instabiler ist es. Rekordhalter ist das Isocyanogentetraazid C2N14, über das man nicht viel weiß, außer dass es explodiert, wenn man versucht, seine Eigenschaften zu messen.

In der Biologie ist Stickstoff ein essenzieller Teil von DNA, RNA, Aminosäuren, Proteinen und einer beträchtlichen Zahl von Zuckern und sekundären Stoffwechselprodukten. Urin enthält stickstoffhaltige Moleküle, die im Schwimmbad mit Chlorverbindungen zu giftigen Gasen reagieren. Entsprechend der biologischen Bedeutung des Stickstoffs enthalten viele wichtige Naturprodukte das Element; Alkaloide sind quasi nach ihrem Stickstoffgehalt benannt. Deswegen spielen Stickstoffverbindungen eine bedeutende Rolle in der organischen Chemie, nicht zuletzt in Wirkstoffen für die Medizin.

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