Die Atmung ist einer der wichtigsten Prozesse aller Lebewesen. Tiere nehmen Sauerstoff auf und stoßen Kohlendioxid aus. Pflanzen brauchen Kohlendioxid und geben als Abfallprodukt Sauerstoff ab. Keines dieser Gase ist jedoch in der Erdatmosphäre am reichlichsten vorhanden. Die Luft besteht überwiegend aus Stickstoff.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Stickstoff macht etwa 78 Prozent der Luft in der Erdatmosphäre aus.
Woraus Luft besteht
Stickstoff ist das am häufigsten vorkommende Gas in der Atmosphäre. Luft besteht zu 78 Prozent aus Stickstoff. Sauerstoff macht 21 Prozent aus, das Edelgas Argon macht 0,9 Prozent der Luft aus. Die restlichen 0,1 Prozent bestehen aus mehreren Spurengasen. Der größte Teil der 0,1 Prozent ist Kohlendioxid. Andere Spurengase sind Neon, Helium, Methan (CH4), Lachgas (N2O) und Ozon (O3.)
Chemie der Atmosphäre
Stickstoffgas ist mit anderen Molekülen in der Atmosphäre nicht hochreaktiv und liegt hauptsächlich in der Luft als N. vor2. Das unreaktive Verhalten von Stickstoff resultiert aus den starken Dreifachbindungen, die sich zwischen den drei Elektronenpaaren bilden, die zwischen zwei Stickstoffatomen geteilt werden. Diese Bindungen haben relativ kurze Radien, was zum Aufbrechen mehr Energie erfordert. Stickstoff wird bei höheren Temperaturen reaktiver. Bei niedrigeren Temperaturen führt die Anwesenheit bestimmter Katalysatoren dazu, dass Stickstoff mit anderen Molekülen reaktiver wird. Eine häufige stickstoffbasierte Reaktion, die in der Atmosphäre auftritt, ist die Bildung von NO, Stickoxid, bei Gewittern bei Blitzeinschlägen.
Stickstoff-Fixierung
Stickstoff ist für alle Organismen wichtig, da er die Grundlage vieler lebensnotwendiger Verbindungen bildet. Proteine, Enzyme, Hormone und Chlorophyll enthalten alle Stickstoff. Nukleinsäuren enthalten auch Stickstoff und bilden die langen Nukleotidketten, die das Rückgrat von DNA und RNA bilden. Lebewesen können jedoch N. nicht verwenden2 in seiner gasförmigen Form in der Atmosphäre. Stickstoffgas, das sich in Lufttaschen im Boden befindet, wird durch einen Prozess namens Stickstofffixierung in eine für Pflanzen nutzbare Form umgewandelt. Zu den stickstofffixierenden Organismen zählen bestimmte Arten von Bakterien und andere Mikroorganismen, die auf den Wurzeln von Hülsenfrüchten wie Sojabohnen, Luzerne und Rotklee leben. Die Mikroorganismen wandeln N. um2 in andere Verbindungen wie Ammonium und Nitrat, die von Pflanzenwurzeln aufgenommen werden. Verbraucher essen die Pflanzen und lagern Stickstoffverbindungen später durch Ausscheidung oder Zersetzung wieder in den Boden ein. Pflanzen geben auch Stickstoff an den Boden zurück, wenn sie sich zersetzen. Die stickstofffixierenden Mikroorganismen im Boden bauen diese Verbindungen ab und der Stickstoffkreislauf setzt sich fort.
Luftverschmutzung
Da Stickstoff bei hohen Temperaturen sehr reaktiv sein kann, bilden sich bei der Verbrennung von Kraftstoff Stickoxidverbindungen. Eine dieser Verbindungen, Stickstoffdioxid (NO2), ist ein Nebenprodukt der Verbrennung und kommt in den Emissionen von Autos und Fabriken vor. In gasförmiger Form, NO2 ist ein Reizmittel für die Atemwege. In Gegenwart von Wasser in der Atmosphäre kann es zu saurem Regen reagieren.