Stickstoff

Stickstoff (N, Ordnungszahl 7) ist ein Nichtmetall der Gruppe der Pnictogene. Bei Raumtemperatur ist es farb- und geruchloses Gas und kommt hauptsächlich als diatomares Molekül N2 vor. Mit rund 78 Prozent macht Stickstoff den größten Anteil der Erdatmosphäre aus. Die Dreifachbindung des N2-Moleküls verleiht ihm eine geringe Reaktivität unter normalen Bedingungen; es bildet erst unter besonderen Reaktionsbedingungen oder mit hohen Energien Verbindungen wie Amine, Nitrile oder Nitride.

Vorkommen und Gewinnung: Freies Stickstoffgas kommt in der Luft vor; industriell wird es durch die fraktionierte Destillation verflüssigter Luft gewonnen. In der Chemie ist Stickstoff ein zentraler Rohstoff, etwa über das Haber-Bosch-Verfahren zur Herstellung von Ammoniak, einem Vorprodukt vieler Düngemittel.

Verwendung: Stickstoff dient als Schutzgas beim Schweißen, in der chemischen Synthese und in der Lebensmittelverpackung als inertgasgefüllte Umgebung. Über Ammoniak und Folgeprodukte wie Salpetersäure und Harnstoff ist Stickstoff ein Grundbaustein vieler Düngemittel. In der Kryotechnik wird flüssiger Stickstoff als Kühlmittel genutzt; in der Elektronik kommt es als Reinstgas zum Einsatz.

Biologie und Umwelt: Stickstoff ist essenziell für Proteine, Nukleinsäuren und viele Biomoleküle. In der Umwelt zirkuliert er im Stickstoffkreislauf: Stickstofffixierung wandelt N2 in Ammonium um, Nitrifikation führt zu Nitrat, Denitrifikation kehrt N2 zurück. Eine Überdüngung kann Wasserökosysteme belasten.

Isotope und Sicherheit: Die stabilen Isotope N-14 und N-15 treten natürlich auf. Natürliche Anteile liegen bei etwa 99,63 % bzw. 0,37 %. Es existieren radioaktive Nuklide, doch spielen sie industriefrei keine Rolle. Stickstoff ist relativ ungiftig, aber in geschlossenen Räumen als Gas kann Sauerstoffmangel auftreten.

Name und Geschichte: Das Element wurde 1772 von Daniel Rutherford als „nox nitrogeni“ isoliert. Der deutsche Name Stickstoff leitet sich von der Neigung des Elements ab, sich mit vielen Verbindungen zu verbinden.