unbekannter Gast

Stickstoff#

von Michael Schrotter; BG/BRG Pestalozzi, 4a; Betreuung: Camhy; 95 Punkte;

Stickstoff
Stickstoff-Elektronenschale
Foto: Pumbaa. Aus: Wikicommons unter CC

Das Wort Stickstoff kommt aus dem Lateinischen nitrogenium und bedeutet wörtlich übersetzt „Laugensalz“. Die deutsche Bezeichnung Stickstoff erinnert daran, dass molekularer Stickstoff Flammen löscht („erstickt“) oder dass in reinem Stickstoff Lebewesen ersticken. Man findet Stickstoff in ungebundener Form vor allem in unserer Luft. Diese besteht nämlich zu 78% Stickstoff und aus 21% Sauerstoff. Somit ist zwar der Hauptbestandteil der Luft Stickstoff, doch findet sich Stickstoff in unzähligen chemischen Verbindungen.

Guano
Verschiffung von Guano von der Insel Ichaboe vor Namibia
Bild 1844, Copyright: Frei, Quelle
1771 wies Carl Wilhelm Scheele als erster Mensch Stickstoff in der Luft nach. In der Wissenschaft bekommt Stickstoff das Symbol „N“ zugeteilt und gehört zur Gruppe der Nichtmetalle. Es ist ein farb-, geschmack-, und geruchloses Gas, welches bei tiefen Temperaturen (-196°C) zu einer farblosen Flüssigkeit kondensiert. Stickstoff ist im Wasser schlecht löslich und außerdem nicht brennbar.

Schon im 19. Jahrhundert erkannte man, dass ein großer Teil der pflanzlichen Materie Stickstoff enthält. Stickstoff ist ein wesentlicher Bestandteil des Eiweißes. Die Verbindung mit Wasser ist Amoniak, die Verbindung mit Kohlenstoff Zyan. Die Herstellung von Stickstoffprodukten ist von großer Bedeutung, da Stickstoff-Düngemittel für die Landwirtschaft sehr wichtig sind. Historisch wurden natürliche Düngemittel mit vielen Stickstoffverbindungen, wie Tiermist oder Jauche verwendet, auch der Abbau und die Verwendung von Guano (der Mist von Möven oder Fledermäusen) wurde im 19. Jahrhundert zu einem wichtigen Wirtschaftszweig.

Die Chemiker Haber und Bosch haben zu Anfang des 20. Jahrhunderts ein Verfahren entwickelt, mit dem aus Luftstickstoff und Wasserstoff Ammoniak ("Amoniaksynthese") hergestellt werden kann. Die dadurch möglich gewordene Nutzung des unerschöpflichen Stickstoffvorrates der Atmosphäre hat wesentlich zur Leistungssteigerung der landwirtschaftlichen Produktion beigetragen. Pflanzen aus dem aufgenommenem Ammoniak pflanzliches Eiweiß auf, das Mensch und Tier als Nahrung und zum Aufbau des eigenen Körpereiweißes dient. Im menschlichen und tierischen Organismus wird das Eiweiß zum großen Teil wieder abgebaut und mit dem Kot und Harn ausgeschieden. Zum heutigen Zeitpunkt wurde im Schnitt bereits jedes dritte Stickstoffatom in der Biosphäre einmal von der Düngemittelindustrie verarbeitet.

Die Erfindung der Amoniaksynthese war im ersten Weltkrieg sowohl für die Düngemittelproduktion wichtig, aber auch weil viele Sprengstoffe Stickstoffverbindungen sind, meist sogenannte um Nitro-Verbindungen.

Gewinnung von Stickstoff: Primär wird Stickstoff heute durch die fraktionierte Destillation verflüssigter Luft in Luftzerlegungsanlagen nach dem Linde-Verfahren mit einer Reinheit von bis zu 99,99999% gewonnen. Eine weitere Methode zur Gewinnung von Stickstoff ist das Membranverfahren. Hierbei wird Druckluft mit einem Druck von 5 bis 13 bar durch eine Kunststoffmembran gepresst. Durch Anpassung der Durchströmgeschwindigkeit kann die Reinheit des Stickstoffs gesteuert werden (bis 99,995%).

Methanplanet
Fiktiver Methanplanet nach Ch. Pinter
Flüssigstickstoff: Aufgrund des niedrigen Siedepunktes wird flüssiger Stickstoff (engl. „liquid nitrogen“, LN) in der Kryotechnik als Kältemedium eingesetzt. Er wird in Eisenflaschen unter sehr hohem Druck aufbewahrt und verschickt. Der flüssige Stickstoff entzieht dabei dem Kühlgut seine Verdampfungswärme und hält dieses so lange kalt, bis der flüssige Stickstoff selbst verdampft ist. Flüssigstickstoff siedet bei -196°C und bringt Luftsauerstoff und andere Gase zur Kondensation. Er wird auch zur Lagerung biologischer und medizinischer Proben, sowie zum Schockfrieren von biologischem Material verwendet.

Eine interessante Spekulation ist auch, ob man sich Lebewesen auf Stickstoffbasis vorstellen kann. "Bestünde das Baumaterial der Zellen nicht aus Kohlenstoff, sondern aus Silicium oder Stickstoff, sähen jedenfalls die resultierenden Geschöpfe anders aus. Unsere Umwelt wäre für sie teils lebensfeindlich; doch dafür erschlössen sich ihnen Lebensräume, in denen wir Kohlenstoffwesen denkbar schlechte Karten hätten", schreibt der Physiker Christian Pinter in einem Artikel in der Wiener Zeitung am 7. Dezember 2012. Von Pinter stammt auch das Fiktive Bild eines Methanplaneten.


Interessanter Beitrag!

-- Unbekannt, Donnerstag, 20. Dezember 2012, 10:59


Recherchen von Michael Schrotter:

  • Quelle 1: Chemie. In: Schülerduden. Dudenverlag,3.Auflage, Mannheim/Leipzig/Wien/Zürich 1995.Seite 384-585.




Ein sehr informativer Beitrag. Zwei Kleinigkeiten sind mir aufgefallen:

Der Link auf die Quelle vom zweiten Bild funktioniert leider nicht.

Christian Pinter ist laut Wiener Zeitungs-Artikel Fachjurnalist, kein Physiker.

-- Unbekannt, Mittwoch, 20. Februar 2013, 11:50


Für mich einer der besten Chemiebeiträge! Danke!

-- Unbekannt, Montag, 24. Juni 2013, 11:56