Stickstoff
Stickstoff(grch.-lat. Nitrogenium), chem. Symbol N, Element aus der fünften Hauptgruppe des Periodensystems der chemischen Elemente; Ordnungszahl 7, relative Atommasse 14,0067, Dichte von festem S. bei —253 ºC 1,0265 g/cm³, Dichte von flüssigem S. beim Siedepunkt 0,8076 g/cm³, Schmelzpunkt —210,0 ºC, Siedepunkt —195,8 ºC. S. ist ein farb-, geruch- und geschmackloses, in Form zweiatomiger Moleküle, N₂, vorliegendes Gas. Er ist chemisch überaus reaktionsträge; lediglich mit sehr unedlen Metallen wie Lithium verbindet sich S. schon bei Raumtemperatur zu einem Nitrid; mit anderen Metallen und mit den übrigen Elementen reagiert er nur bei höheren Temperaturen oder unter dem Einfluss von Katalysatoren (z. B. bei der Umsetzung mit Wasserstoff zu Ammoniak). S. kommt v. a. elementar als Hauptbestandteil der Luft vor; mit einem Anteil von 78,09 Vol.-% ist er das weitaus häufigste Element der Erdatmosphäre. In der belebten Natur ist chemisch gebundener S. Bestandteil zahlr. biochemisch wichtiger Substanzen, bes. der Proteine und der Nucleinsäuren. Er kann jedoch von pflanzl. und tier. Organismen nur in Form von S.-Verbindungen aufgenommen werden. Technisch gewinnt man S. v. a. durch Luftzerlegung. Er gelangt in (grün angestrichenen) Stahlbomben in den Handel. S. wird großtechnisch in beträchtl. Umfang als Rohstoff der chem. Industrie verarbeitet, zur Herstellung der S.-Verbindungen Ammoniak, Salpetersäure und Kalkstickstoff, den Ausgangsstoffen für Dünger. Flüssiger S. wird als Kühlmittel verwendet. S.-Verbindungen enthalten S. mit den Oxidationszahlen —3 bis +5. Distickstoffmonoxid, N₂O, das Lachgas (früher Stickoxydul gen.), entsteht z. B. beim Erhitzen von Ammoniumnitrat. Es gibt leicht Sauerstoff ab und unterhält daher die Verbrennung; beim Einatmen führt es zu narkot. Zuständen. Stickstoffmonoxid, NO, entsteht bei sehr hohen Temperaturen aus den Elementen (»Luftverbrennung«) sowie bei der katalyt. Verbrennung von Ammoniak. Mit Sauerstoff (Luft) reagiert Stickstoffmonoxid äußerst rasch zu Stickstoffdioxid, NO₂, einem rotbraunen, unangenehm riechenden giftigen Gas, das bei +22 ºC zu einer rotbraunen Flüssigkeit kondensiert, die ein starkes Oxidationsmittel ist und als Raketentreibstoff dient. Beim Abkühlen geht es in Distickstofftetroxid, N₂O₄, über, das bei —11 ºC zu farblosen Kristallen erstarrt. Gemische dieser S.-Oxide mit Luft heißen nitrose Gase. Distickstoffpentoxid, N₂O₅, ist das Anhydrid der Salpetersäure und entsteht aus dieser durch Wasserentzug. - NO und NO₂, zusammenfassend als NO_x bezeichnet, sind wesentlich an der Luftverschmutzung beteiligt.
Zu den Sauerstoffsäuren des S. gehören u. a. Salpetersäure und salpetrige Säure. Ihre Salze sind die Nitrate bzw. Nitrite. Wichtige S.-Verbindungen mit Wasserstoff sind Ammoniak, Hydrazin, Hydroxylamin. Die S.-Wasserstoffsäure, HN₃, ist eine farblose, sehr giftige Flüssigkeit mit unangenehmem Geruch; ihre Salze sind die Azide. Alle Azide sind sehr leicht zersetzlich; die Schwermetallazide detonieren bei Schlag und Stoß. Bei der Umsetzung von S. mit Ammoniak entsteht Tetraschwefeltetranitrid, S₄N₄, (»Schwefel-S.«), eine goldgelbe Substanz, die beim Erhitzen oder durch Stoß explosionsartig in ihre Elemente zerfällt.
Verbindungen des S. mit einem Metall (seltener einem Nichtmetall) sind die Nitride. Kohlenstoffhaltige S.-Verbindungen sind die Cyanverbindungen und die Thiocyanverbindungen (Thiocyanate). Von den organ. S.-Verbindungen besitzen u. a. die Amine, die Azoverbindungen, die Nitrile und die Nitroverbindungen in der präparativen und in der techn. Chemie große Bedeutung.