Stickstoff
Synonym: Nitrogenium
Chemisches Kürzel: N
Englisch: Nitrogen
Definition
Stickstoff ist ein nicht-metallisches Element der fünften Hauptgruppe mit der Ordnungszahl 7 und einem mittleren Atomgewicht von etwa 14; neben den natürlichen Isotopen 14N und 15N kann künstlich das 13N erzeugt werden.
Vorkommen
Mit rund 78 Vol. % stellt Stickstoff den größten Anteil der irdischen Atmosphäre. Einen deutlich kleineren Beitrag (0,02%) leistet Stickstoff als chemisches Element der Erdkruste. Stickstoffhaltige Mineralien sind insgesamt eher selten. Meist findet man Stickstoff in Form von Nitraten (Salpeter) oder Nitriten. Die Bedeutung des Stickstoff bei biologischen Prozessen wird durch seinen relativ großen Anteil an der Biomasse deutlich: Er beträgt rund 3,1%.
Physikalische Eigenschaften
Bei 20 °C ist Stickstoff ein farb- und geruchloses, nicht brennbares Gas. Wie viele andere Gase liegt es biatomar als N2 vor.
| Eigenschaften | ||
|---|---|---|
| Allgemein | ||
| Name, Symbol, Ordnungszahl | Stickstoff, N, 7 | |
| Serie | Nichtmetalle | |
| Farbe | farblos | |
| Atomar | ||
| Relative Atommasse | 14,007 g/mol | |
| Atomradius | 71 pm | |
| Kovalenzradius | 70 pm | |
| van der Waals-Radius | 154 pm | |
| Elektronenkonfiguration | [He]2s22p3 | |
| Oxidationszustände (Oxid) | 5, 4, 3, 2, -3 | |
| Kristallstruktur | hexagonal | |
| Physikalisch | ||
| Aggregatzustand | gasförmig | |
| Dichte | 1,17 g/l | |
| Schmelzpunkt | 63,29 K (-209,9 °C) | |
| Siedepunkt | 77,4 K (-195,8 °C) | |
| Verdampfungswärme | 2,7928 kJ/mol | |
| Verschiedenes | ||
| Elektronegativität | 3,04 (Pauling-Skala) | |
| Spezifische Wärmekapazität | 1042 J/(kg*K) | |
| 1. Ionisierungsenergie | 14,534 eV | |
| Stabilste Isotope | ||
| Isotop | Natürliche Häufigkeit | Halbwertszeit |
| 14N | 99,63% | stabil |
| 15N | 0,37% | stabil |
Physiologische Bedeutung
Stickstoff ist ein wichtiger Bestandteil aller tierischen und pflanzlichen Proteine. Lebende Zellen können Stickstoff allerdings nicht direkt in den Zellstoffwechsel einschleusen (wie z.B. Sauerstoff) und zur Proteinbiosynthese verwenden. Eine Ausnahme bilden hier lediglich einige Bakterienarten.
Pflanzen nehmen Stickstoff deshalb in Form von Nitraten auf und verwenden sie zur Synthese pflanzlicher Proteine. Diese werden dann über die Nahrung von tierischen Organismen aufgenommen.
Wichtige Stickstoffverbindungen
Viele stickstoffhaltige Verbindungen werden in der diagnostischen und therapeutischen Medizin verwendet. Einige wichtige sind im folgenden aufgeführt:
- Salpetersäure (HNO3)
- Natriumnitrat, Salpeter (NaNO3)
- Ammoniak (NH3)
- Distickstoffoxid (N2O)
- Stickstoffmonoxid (NO)
um diese Funktion zu nutzen.