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Stickstoff


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Stickstoff ist ein chemisches Element .
Eigenschaften
Kohlenstoff - Stickstoff - Sauerstoff
 
N
P   
 
 

Allgemein
Name Symbol Ordnungszahl Stickstoff N 7
Serie Nichtmetalle
Gruppe Periode Block 15 (VA) 2 p
Dichte Mohshärte 1.2506 kg/m 3 (273 K ) k.A.
Aussehen farblos
Atomar
Atomgewicht 14.0067 amu
Atomradius (berechnet) 65 (56) pm
Kovalenter Radius 75 pm
van der Waals-Radius 155 pm
Elektronenkonfiguration [ He ]2s 2 2p 3
e - 's pro Energieniveau 2 5
Oxidationszustände ( Oxid ) ± 3 5 4 2 (stark sauer )
Kristallstruktur hexagonal
Physikalisch
Aggregatzustand ( Magnetismus ) gasförmig ( __ )
Schmelzpunkt 63.14 K (-210.01° C )
Siedepunkt 77.35 K (-195.80°C)
Molares Volumen 13.54 × 10 -3 m 3 /mol
Verdampfungswärme 2.7928 kJ/mol
Schmelzwärme 0.3604 kJ/mol
Dampfdruck __ Pa bei __ K
Schallgeschwindigkeit 334 m/s bei 298.15 K
Verschiedenes
Elektronegativität 3.04 ( Pauling-Skala )
Spezifische Wärmekapazität 1040 J/(kg*K)
Elektrische Leitfähigkeit __ 10 6 /m Ohm
Wärmeleitfähigkeit 0.02598 W/(m*K)
1. Ionisierungsenergie 1402.3 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 2856 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 4578.1 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie 7475.0 kJ/mol
5. Ionisierungsenergie 9444.9 kJ/mol
6. Ionisierungsenergie 53266.6 kJ/mol
7. Ionisierungsenergie 64360 kJ/mol
Stabilste Isotope
Isotop NH t 1/2 ZM ZE M eV ZP
13 N {syn.} 9.965 m e - -Einfang 2.220 13 C
14 N 99.634% N ist stabil mit 7 Neutronen
15 N 0.366% N ist stabil mit 8 Neutronen
SI -Einheiten und Standardbedingungen werden benutzt
sofern nicht anders angegeben.

Das Elementsymbol leitet sich von der Bezeichnung n itrogenium ab.

Die deutsche Bezeichnung Stickstoff erinnert daran dass Stickstoff Flammen löscht Er ist mit 78% Hauptbestandteil der Luft und außerdem ein wichtiges Hauptnährelement aller als Baustein der Eiweißgruppe.

Er ist ein zentrales Element im der Ökosysteme (siehe Stickstoffkreislauf ) und wurde da es in Mineralien selten auftritt auf der Erdoberfläche und im Wasser fast ausschließlich biotisch angereichert.

Stickstoff ist in der Umwelt auch wichtiger Dünger er wird durch Luftstickstoffbindungen (vor durch Knöllchenbakterien in Wurzeln von Leguminosen ) auf natürlichem Wege im Humus angereichert.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Nitrate und Ammoniumsalze wurden schon von Alchemisten verwendet. Carl Wilhelm Scheele wies 1771 Stickstoff als Bestandteil der Luft nach. im Jahr 1774 wurde Ammoniak von Priestley dargestellt. Durch die Einführung des Frank-Caro-Verfahrens nach Adolf Frank und Heinrich Caro) wurde Luftstickstoff erstmals Anfang des 20. Jh. nutzbar gemacht. Ebenfalls Anfang des 20. wurden weitere wichtige Verfahren großtechnisch verfügbar. Zu Verfahren zählen u.a. die Gewinnung von Salpetersäure nach Birkeland-Eyde die katalytische Ammoniakverbrennung nach Ostwald sowie die Ammoniaksynthese nach Haber und Bosch .

Eigenschaften

Stickstoff ist ein farb- geruch- und Gas. welches bei tiefen Temperaturen zu einer Flüssigkeit kondensiert. Stickstoff ist in Wasser wenig (2 33 ml Stickstoff in 100ml Wasser 0°C)

Stickstoff geht in seinen Verbindungen vorzugsweise Beziehungen ein. In der 2s 2 p 3 Konfiguration führt die Bildung von drei zur Oktettkompletierung. Verbindungen in denen dieser Bindungstypus kommt sind z.B.:

Diesen Verbindungen ist allen eine triagonale Struktur und ein freies Elektronenpaar zu eigen. dieses freie Elektronenpaar können diese Verbindungen als Nucleophile und als Basen agieren.

Der in der Natur vorkommende molekulare N 2 ist durch die im Stickstoffmolekül vorhandene Dreifachbindung und die damit verbundene hohe Bindungsdissoziationsenergie 942 kJ/mol sehr reaktionsträge. Entsprechend hoch ist erforderlichen Aktivierungsenergie die ggf. durch geeignete Katalysatoren verringert werden kann.

Analytisches

Stickstoff der in organisch gebundener Form kann qualitativ mittels Lassaignesche Probe und quantitativ der Kjeldahlsche Stickstoffbestimmung oder Elementaranalyse erfasst werden.

Vorkommen

In der Erdatmosphäre sind 75 5 Massen-Prozent oder 78 Volumen-Prozent Stickstoff. In der Erdkruste kommt Stickstoff zu 0 03% vor. Stickstoffhaltige Mineralien sind selten. In der Natur gibt es zahlreiche organische Stickstoffverbindungen wie z.B.: Eiweiße Nucleinsäuren etc. Aufgebaut werden diese organischen Verbindungen NO 3 - und NH 4 + Ionen. Die Aufnahme dieser Nitrat- bzw. erfolgen bei Pflanzen über die Wurzeln. Umgekehrt beim Abbau organischen Materials (z.B. durch Verwesung) Ionen wieder frei gesetzt und stehen dem wieder zur Verfügung ( Stickstoffkreislauf ).

Gewinnung

Primär wird Stickstoff heute durch die Destilation verflüssigter Luft gewonnen. Alternativ kann Stickstoff durch das Binden des Luftsauerstoffes an Kohle das anschliessende Auswaschen des entstandenen Kohlendioxides gewonnen Im Labor kann reiner Stickstoff durch Erhitzen Ammoniumnitritlösung (NH 4 NO 2 -> N 2 +H 2 O) oder durch die Thermolyse von Natriumazid dargestellt werden.

Verwendung

Technisch wird Stickstoff zur Synthese von und Kalkstickstoff sowie als Schutzgas beim Schweissen Lampenfüllung und bei chemischen Reatkionen verwendet. Darüber finden Stickstoffverbindungen mannigfaltige Anwendungen im Bereich der Chemie und dienen als Düngemittel.

Verbindungen in denen Stickstoff vorkommt:




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