Stickstoff macht den größten Teil der Erdatmosphäre aus: 78,1 Volumenprozent. Es ist bei Standardtemperatur und -druck so inert, dass es in Antoine Lavoisiers Method of Chemical Nomenclature als "Azote" (bedeutet "ohne Leben") bezeichnet wurde. Dennoch ist Stickstoff ein wesentlicher Bestandteil der Nahrungs- und Düngemittelproduktion und Bestandteil der DNA aller Lebewesen.
Eigenschaften
Stickstoffgas (chemisches Symbol N) ist im Allgemeinen inert, nichtmetallisch, farblos, geruchlos und geschmacklos. Seine Ordnungszahl ist 7, und es hat ein Atomgewicht von 14.0067. Stickstoff hat bei 0 °C eine Dichte von 1,251 Gramm/Liter und ein spezifisches Gewicht von 0,96737, was ihn etwas leichter als Luft macht. Bei einer Temperatur von -210,0 C (63K) und einem Druck von 12,6 Kilopascal erreicht Stickstoff seinen Tripelpunkt (der Punkt, an dem ein Element gleichzeitig in gasförmiger, flüssiger und fester Form existieren kann).
Andere Staaten
Bei Temperaturen unter dem Siedepunkt von Stickstoff von -195,79 C (77 K) kondensiert gasförmiger Stickstoff zu flüssigem Stickstoff, einer Flüssigkeit, die Wasser ähnelt und geruchs- und farblos bleibt. Stickstoff erstarrt bei einem Schmelzpunkt von -210,0 C (63K) zu einem flauschigen Feststoff, der an Schnee erinnert.
Molekulare Bindung
Stickstoff bildet in den meisten Verbindungen dreiwertige Bindungen. Tatsächlich weist molekularer Stickstoff aufgrund der fünf Elektronen in der äußeren Hülle des Atoms die stärkste natürliche Dreifachbindung auf. Diese starke Dreifachbindung erklärt zusammen mit der hohen Elektronegativität von Stickstoff (3,04 auf der Pauling-Skala) seine Nichtreaktivität.
Verwendet
Stickstoffgas ist aufgrund seines Vorkommens und seiner Nichtreaktivität in Industrie- und Produktionsumgebungen nützlich. In der Lebensmittelproduktion können Stickstoff-Unterdrückungssysteme Brände ohne Angst vor einer Kontamination löschen. Unter Stickstoffatmosphäre werden Eisen, Stahl und sauerstoff- oder feuchtigkeitsempfindliche Elektronikbauteile hergestellt. Stickstoffgas wird üblicherweise mit Wasserstoffgas kombiniert, um Ammoniak zu erzeugen.
Potenzial
2001 berichtete "Nature", dass Wissenschaftler der Carnegie Institution of Washington gasförmigen Stickstoff in einen festen Zustand umwandeln konnten, indem sie die gasförmige Form einem starken Druck aussetzten. Die Forscher pressten eine Stickstoffprobe zwischen zwei Diamanten mit einer Kraft, die dem 1,7-Millionen-fachen der von atmosphärischer Luftdruck, wodurch sich die Probe in einen klaren, eisähnlichen Festkörper verwandelt, jedoch mit einer Kristallstruktur wie der von Diamant. Bei Temperaturen unter –173,15 °C (100 K) blieb die Probe ein Feststoff, wenn der Druck entfernt wurde. Bei der Rückkehr in den gasförmigen Zustand setzt Stickstoff große Energiemengen frei, so der führende Physikprofessor Dr. Richard M. Martin spekuliert über seine Verwendung als Raketentreibstoff.