Stickstoff – Eigenschaften, Verwendung und Bedeutung

Erfahre alles über Stickstoff, ein entscheidendes Element in der Natur. Von seiner Rolle in biochemischen Verbindungen bis zur industriellen Nutzung – entdecke, warum Stickstoff so vielseitig ist. Dies und vieles mehr findest du im folgenden Text!

Inhaltsverzeichnis zum Thema Stickstoff

Das Quiz zum Thema: Stickstoff

Welche Ordnungszahl hat Stickstoff?

Frage 1 von 5

In welchem Aggregatzustand liegt Stickstoff unter Normalbedingungen vor?

Frage 2 von 5

Welche Reaktion erfolgt zwischen Stickstoff und Wasserstoff?

Frage 3 von 5

Welche wichtige chemisch-physikalische Eigenschaft hat Stickstoff?

Frage 4 von 5

Wie wird Stickstoff in der Industrie häufig eingesetzt?

Frage 5 von 5

Stickstoff im Überblick

  • Im Periodensystem der Elemente steht Stickstoff in der V. Hauptgruppe und der 2. Periode. Es handelt sich um ein Nichtmetall.
  • Das Element Stickstoff liegt unter Normalbedingungen gasförmig vor, ist farb- und geruchlos und nicht brennbar.
  • Das Symbol für Stickstoff im PSE ist N. Stickstoff ist in reiner Form in der Natur nur als zweiatomiges Molekül zu finden, Stickstoff hat deshalb die Summenformel N2.
  • Stickstoff ist einer der Hauptbestandteile unserer Atmosphäre und ist Bestandteil wichtiger biochemischer Verbindungen, wie z. B. Proteinen und der DNA. Stickstoff ist Ausgangsstoff vieler Stickstoffverbindungen, die in der Chemie und Industrie von großer Bedeutung sind.
Stickstoff: Lernvideo

Quelle sofatutor.com

Stickstoff – Steckbrief 

Stickstoff hat die Ordnungszahl 7, verfügt also insgesamt über sieben Elektronen, davon fünf Valenzelektronen. Stickstoff besitzt drei ungepaarte Elektronen auf der äußeren Schale, kann also mit einem weiteren Stickstoffatom eine Dreifachbindung eingehen, um den Edelgaszustand zu erreichen. Stickstoff liegt in reiner Form also immer als N2 vor. In der Elektronenschreibweise (Lewis-Formel) wird Stickstoff folgendermaßen dargestellt: |NN|. Aufgrund der Dreifachbindung ist Stickstoff sehr reaktionsträge.
In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten chemisch-physikalischen Eigenschaften von Stickstoff aufgeführt:

Eigenschaft Wert
Aggregatzustand gasförmig
Farbe farblos
Geruch geruchlos
molare Masse 14,007 g/mol
Dichte 1,251 g/cm3
Elektronegativität 3,0
Schmelzpunkt –210 °C
Siedepunkt –196 °C

Stickstoffverbindungen

In diesem Abschnitt werden für Stickstoff typische chemische Reaktionen betrachtet. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die wichtigsten Stickstoffverbindungen in der Chemie.

Reaktionspartner Reaktionsgleichung
Wasserstoff (H2)
Mit Wasserstoff reagiert Stickstoff zu Ammoniak (NH3). Die Synthese erfolgt bei hohem Druck und hoher Temperatur nach dem Haber-Bosch-Verfahren.
N2 + 3 H2 → 2 NH3
Sauerstoff (O2)
Mit Sauerstoff bildet Stickstoff verschiedene Stickstoffoxide, z. B. Stickstoffmonoxid (NO), das bei hohen Temperaturen aus den beiden Elementen direkt gebildet wird.
Eine weitere wichtige Sauerstoffverbindung des Stickstoffs ist die Salpetersäure (HNO3).
N2 + O2 → 2 NO
Metalle
Mit Metallen reagiert Stickstoff bei hohen Temperaturen zu Nitriden.
zum Beispiel mit Magnesium (Mg)
3 Mg + N2 → Mg3N2

Stickstoff – Vorkommen

Stickstoff ist mit einem Anteil von 78,1 % der Hauptbestandteil unserer Atmosphäre. Im Boden und in Gewässern kommt Stickstoff in Form von Ammoniumionen (NH4+) und Nitrationen (NO3) bzw. Nitritionen (NO2) vor. Molekularer Stickstoff kann von Knöllchenbakterien, die in Symbiose mit Pflanzen (Leguminosen) leben, gebunden werden. Die Pflanzen bauen den Stickstoff in organische Stickstoffverbindungen ein. Dieser organisch gebundene Stickstoff steht Tieren und Menschen über die Nahrung zur Verfügung.

Stickstoff – Herstellung

Stickstoff kann durch fraktionierte Destillation von flüssiger Luft gewonnen werden, wobei kein reiner Stickstoff entsteht. Im Destillat sind auch Sauerstoff und die in der Atmosphäre vorkommenden Edelgase enthalten.
Im Labor kann Stickstoff durch Erwärmen einer gesättigten Lösung von Ammoniumchlorid (NH4Cl) und Natriumnitrit (NaNO2) hergestellt werden:

NH4+ + NO2 → N2 + 2 H2O

Eine weitere Methode, um Stickstoff zu gewinnen, ist die thermische Zersetzung von Natriumazid (NaN3) oder Bariumazid (Ba(N3)2).

Stickstoff – Verwendung

In der Industrie und Chemie gibt es für Stickstoff und dessen Verbindungen zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten:

  • als Rohstoff für die Ammoniaksynthese,
  • als Düngemittel,
  • als Schutzgas, z. B. beim Schweißen,
  • in der Kryotechnik; da Stickstoff bei sehr niedrigen Temperaturen flüssig ist, kann flüssiger Stickstoff zum Beispiel als Kühlmittel eingesetzt werden,
  • in Sprengstoffen und
  • in Form von Distickstoffoxid (N2O; Lachgas) als Narkosemittel in der Medizin.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Stickstoff

Stickstoff ist ein chemisches Element aus der V. Hauptgruppe. Es ist ein gasförmiges Nichtmetall.

Nein, Stickstoff ist nicht brennbar.

Stickstoff ist mit einem Anteil von 78,1 % in der Atmosphäre vorhanden.

Die relative Dichte von Stickstoff zur Luft liegt bei 0,97. Stickstoff ist also nicht schwerer als Luft, sondern geringfügig leichter.

Um Stickstoff technisch herzustellen, gibt es verschiedene Verfahren, u. a. die fraktionierte Destillation von Luft oder die thermische Zersetzung bestimmter Azide.

Nein, Stickstoff zählt zu den Nichtmetallen.

Stickstoff ist z. B. in Dünger und Sprengstoffen enthalten. Aufgrund seiner geringen Siedetemperatur kommt es auch in der Kryotechnik zum Einsatz. Darüber hinaus gibt es für Stickstoff und Stickstoffverbindungen noch viele weitere Anwendungsmöglichkeiten.

Super! Das Thema: Stickstoff kannst du schon! Teile deine Learnings und Fragen mit der Community!