Stickstoff

 Flüssiger Stickstoff siedet bei Raumtemperatur.

  Stickstoff ist für das Leben auf der Erde unerlässlich.  Es ist Bestandteil aller Proteine ​​und kommt in allen lebenden Systemen vor.  Stickstoffverbindungen sind in organischen Stoffen, Lebensmitteln, Düngemitteln, Sprengstoffen und Giften enthalten.  Stickstoff ist lebensnotwendig, kann aber auch umweltschädlich sein.

 

 

  Benannt nach dem griechischen Wort Nitron, für „lokales Soda“ und für die Gene „Bildung“, ist Stickstoff das fünfthäufigste Element im Universum.  Nach Angaben des Las Alamos National Laboratory besteht die Luft auf der Erde zu 78 % aus Stickstoffgas.  Andererseits enthält die Atmosphäre des Mars nur 2,6 % Stickstoff.

  In seiner gasförmigen Form gilt Stickstoff als farblos, geruchlos und im Allgemeinen inert.  Laut Los Alamos ist Stickstoff in seiner flüssigen Form auch farb- und geruchlos und sieht aus wie Wasser.

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  Nur Fakten

  Ordnungszahl (Anzahl der Protonen im Kern): 7

  Atomsymbol (im Periodensystem der Elemente): N

  Atomgewicht (durchschnittliches Atomgewicht): 14,0067

  Dichte: 0,0012506 Gramm pro Kubikzentimeter

  Schritt bei Raumtemperatur: Gas

  Schmelzpunkt: minus 321 Grad Fahrenheit (minus 210 Grad Celsius)

  Siedepunkt: Negativ 320,42 F (minus 195,79 C)

  Anzahl der Isotope (Atome desselben Elements, die eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen enthalten): 16, davon 2 stabil

  Die häufigsten Isotope: Stickstoff-14 (Häufigkeit: 99,63 %)

 

  Nitrogen General-fmv, Andrei Marincas Shutterstock)

  Düngerkomponente

  Nach Angaben des Los Alamos National Laboratory wurde Stickstoff 1772 vom Chemiker und Arzt Daniel Rutherford entdeckt, als er Sauerstoff und Kohlendioxid aus der Luft entfernte, was darauf hinweist, dass Restgas Organismen oder Verbrennung nicht unterstützen würde.  Andere Wissenschaftler, darunter Carl Wilhelm Shell und Joseph Priestley, arbeiteten an demselben Problem und nannten Stickstoff „verbrannte“ Luft oder Luft ohne Sauerstoff.  1786 nannte Antoine Laurent de Lavoisier Stickstoff „Azote“, was „unbelebt“ bedeutet.  Es basierte auf der Beobachtung, dass es Teil der Luft ist und das Leben selbst nicht unterstützen kann.

  Eine der wichtigsten Verbindungen des Stickstoffs ist Ammoniak (NH3), das im sogenannten Haber-Bosch-Verfahren hergestellt werden kann, bei dem Stickstoff mit Wasserstoff reagiert.  Farbloses Ammoniakgas mit starkem Geruch lässt sich leicht in Stickstoffdünger verflüssigen.  Tatsächlich werden etwa 80 % des produzierten Ammoniaks als Düngemittel verwendet.  Es wird auch als Kühlgas verwendet.  Bei der Herstellung von Kunststoffen, Textilien, Pestiziden und Farbstoffen;  Und in der Aufräumlösung, so das New York State Department.

 

 

  Stickstoffkreislauf

  Der Stickstoffkreislauf, in dem Luftstickstoff in verschiedene organische Verbindungen umgewandelt wird, ist der wichtigste natürliche Prozess zur Erhaltung von Lebewesen.  Während des Kreislaufs wirken Bakterien im Boden oder „fixieren“ Luftstickstoff zu Ammoniak, der für das Pflanzenwachstum benötigt wird.  Andere Bakterien wandeln Ammoniak in Aminosäuren und Proteine ​​um.  Dann fressen die Tiere Pflanzen und fressen Eiweiß.  Stickstoffverbindungen kehren durch tierische Exkremente in den Boden zurück.  Bakterien wandeln überschüssigen Stickstoff wieder in Stickstoffgas um, das wieder in die Atmosphäre freigesetzt wird.

  Um Pflanzen schneller anzubauen, verwenden die Menschen Stickstoff in Düngemitteln.  Der übermäßige Einsatz dieser Düngemittel in der Landwirtschaft hat jedoch verheerende Folgen für die Umwelt und die menschliche Gesundheit, da er zur Verschmutzung des Grundwassers und der Oberflächengewässer beiträgt.  Laut der US-Umweltschutzbehörde (EPA) ist die Lebensmittelverschmutzung durch überschüssigen Stickstoff und Phosphor in Luft und Wasser eines der am weitesten verbreiteten, kostspieligsten und herausforderndsten Umweltprobleme.

  Umgang mit Ungleichgewichten

  Laut Randy A. Dalgreen, Professor für Bodenkunde an der University of California, Davis, liegt eine Lösung für das Problem des überschüssigen Stickstoffs darin, das Bewusstsein der Landwirte für nachhaltige Landwirtschaft, ökologischen Landbau und Umweltfragen zu schärfen.

  „Die Idee wäre, zu versuchen, die Verwendung dieser kommerziellen Düngemittel zu eliminieren und stattdessen organische Abfälle zu verwenden“, sagte er und fügte zum Beispiel tierische Abfälle hinzu.  Ein weiterer Schritt wäre die Verwendung von Soft-Release-Düngemitteln mit Kunststoffbeschichtungen, und anstatt Stickstoff sofort freizusetzen, wird Stickstoff während der Vegetationsperiode freigesetzt “, sagte Stickstoff aus kunststoffbeschichteten Düngemitteln. Der Versuch, die Emissionen anzupassen. Pflanzenanforderungen “, sagte er.

  Mikrobiologen der University of Alberta in Kanada und der Universität Wien in Österreich haben eine andere Lösung gefunden.  Im August 2017 gaben Forscher bekannt, dass sie eine Ammoniak oxidierende Mikrobe namens Nitrospera anopenata identifiziert hatten.

  Laut Forschern ist Nitrospira inopinata ein Ammoniumschwamm, der bei der Oxidation von Ammonium in der Umwelt fast jede andere Art von Bakterien und Archäologen (Einzeller) hinterlässt.  Da dieses Bakterium ein so wirksames Oxidationsmittel ist, kann es dabei weniger Lachgas produzieren.

  Die neuen Erkenntnisse, die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurden, könnten erhebliche Auswirkungen auf die Erforschung des Klimawandels haben.  Die Forscher bereiten sich darauf vor, das Bakterium durch eine Vielzahl praktischer Anwendungen zu testen, die den Ammoniumgehalt im Boden, im Wasser und in der Umwelt senken könnten.  Laut der University of Alberta können einige dieser Anwendungen Änderungen an unserem Trinkwasser, Abwasserbehandlung und Staubbehandlung umfassen.

  Wer wusste

  Obwohl der Begriff "Stickstoff" im Englischen verwendet wird, um sich auf das Element zu beziehen, wird der laoische Begriff "azote" immer noch im Französischen verwendet, und seine Form ist in "azoto" auf Italienisch oder "azot" auf Polnisch vorhanden. ۔

  Laut der Royal Society of Chemistry wird flüssiger Stickstoff häufig als Kältemittel verwendet, um beispielsweise Spermien, Eizellen und andere Zellen zu lagern, die in der medizinischen Forschung oder in Fruchtbarkeitskliniken verwendet werden.

  Flüssiger Stickstoff wird auch verwendet, um Lebensmittel schnell einzufrieren und ihren Geschmack, ihre Textur, Feuchtigkeit und ihr Aroma zu bewahren.

  Laut dem Jet Propulsion Laboratory enthält Titan (der größte Saturnmond) 95 % Stickstoff aus der Atmosphäre.

  Stickstoffgas spielt eine Rolle bei der Entstehung der Polarlichter – einer natürlichen Lichterscheinung am Himmel, die vor allem in den arktischen und antarktischen Regionen zu sehen ist – die auftritt, wenn Elektronen, die sich schnell durch den Weltraum bewegen, unsere Atmosphäre erreichen und mit Sauerstoff und Stickstoff kollidieren .  NASA

  Stickstoffgas kann durch Erhitzen einer wässrigen Lösung von Ammoniumnitrat (NH4NO3) gewonnen werden, einem festen Kristall, der üblicherweise in Düngemitteln verwendet wird.

  Nach Angaben der Royal Society of Chemistry werden nach dem Heber-Verfahren jährlich etwa 150 Tonnen Ammoniak produziert.

  Nach Angaben der Royal Society of Chemistry wurde Stickstoff in Form von Ammoniumchlorid, NH4Cl, im alten Ägypten durch Erhitzen tierischer Exkremente, einer Mischung aus Urin und Salz, hergestellt.

  Nitroglycerin, ein heftiger Sprengstoff, der bei der Herstellung von Dynamit verwendet wird, ist eine ölige, farblose Flüssigkeit, die Stickstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff enthält.

  Zusätzliche Berichterstattung von Tracy Pedersen, Live Science Assistant.

  Zusätzliche Ressourcen

  Diese Website erklärt, was passiert, wenn man versucht, verschiedene Substanzen in flüssigen Stickstoff zu geben.

  Diese Infografik beschreibt die Stickstoffverschmutzung in der Chesapeake Bay.