Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten beiStandardbedingungen.
Stickstoff (lateinischNitrogenium) ist einchemisches Element mit derOrdnungszahl 7 und demSymbol N. ImPeriodensystem steht es in der fünftenHauptgruppe bzw. der 15. IUPAC-Gruppe oderStickstoffgruppe sowie der zweitenPeriode. Das Symbol N leitet sich von derlateinischen Bezeichnungnitrogenium ab (vonaltgriechischνίτρονnítron „Laugensalz“ und-gen, meist als „Salpeterbildner“ übersetzt). Die deutsche BezeichnungStickstoff erinnert daran, dass molekularer StickstoffFlammen durch Verdrängen vonSauerstoff löscht („erstickt“) und dass in reinem Stickstoff Lebewesen ersticken, weil Sauerstoff fehlt. Ältere Bezeichnungen sindAzot oderAzotum, von denen sich weiterhin der Name einiger Stickstoffverbindungen ableitet,Stickgas undZoogenium.
Elementar tritt Stickstoff in der Regel nur in Form zweiatomigerMoleküle auf (molekularer Stickstoff, auch Distickstoff,Summenformel N2) und ist mit 78 % der Hauptbestandteil derLuft. In derErdkruste kommtanorganisch gebundener Stickstoff selten vor; von Bedeutung ist er nur inSalpetervorkommen.
Natürlich vorkommendechemische Verbindungen des Stickstoffs, wieNitrate undAmmoniumsalze, wurden schon in der Antike und von denAlchimisten verwendet. Beide Verbindungstypen kann man neben ihrem Vorkommen alsMineralien auch ausExkrementen herstellen. So stellten die Ägypter beispielsweiseAmmoniumchlorid (Salmiak) ausKamelmist her und Salpeter wurde lange Zeit aus dem Boden von Ställen gewonnen.Carl Wilhelm Scheele wies 1771 Stickstoff als Bestandteil der Luft nach – er bezeichnete ihn als „verdorbene Luft“ – und wurde im Jahr 1772 vonDaniel Rutherford bestätigt.[10]Antoine de Lavoisier gab dem Gas den Namenazôte (vonaltgriechischἄζωτοςázōtos „das Leben nicht unterstützend, lebensfeindlich“, also „erstickender, das Leben nicht unterhaltender Stoff“).[11]Jean-Antoine Chaptal führte den Namennitrogène 1790 ein (vonlateinischnitrogenium), nachdem man erkannt hatte, dass der Salpeter und die Salpetersäure Stickstoff-Verbindungen sind.[12] Daher stammt die übliche Übersetzung „Salpeterbildner“ (nitrogenium ist abgeleitet vonaltgriechischνίτρονnítron „Laugensalz“, das in der Antike verschiedene Salze im modernen Sinn bezeichnete – vergleiche die anfänglichen Ausführungen zurGeschichte des Natriums –, und-gen, gemeinsam „[Laugen-]Salzbildner“).[11] ReinerAmmoniak wurde erstmals im Jahr 1774 vonJoseph Priestley dargestellt.[13] Dass Luft Sauerstoff und Stickstoff in einem konstanten Verhältnis von etwa 1:4 enthält hatteHenry Cavendish 1783[14] erkannt.
Schon im 19. Jahrhundert erkannte man, dass ein großer Teil der pflanzlichen Materie Stickstoff enthält und er ein wichtiges Bauelement aller Lebewesen ist. Er ist das wesentliche Element der Proteine undProteide und derDNS. Stickstoff ist daher auch Baustein allerEnzyme, die den pflanzlichen, tierischen und menschlichen Stoffwechsel steuern. Stickstoff ist für das Leben auf der Erde unentbehrlich.
Stickstoff in der Luft
DieLufthülle der Erde besteht zu 78,09 Vol-% (75,53 % Gewichtsanteil) aus molekularem Stickstoff (Distickstoff N2). Lediglich eine kleine Anzahl von Mikroorganismen kann ihn nutzen, ihn in ihre Körpersubstanz einbauen oder auch an Pflanzen abgeben. Pflanzen können, soweit bekannt, den gasförmigen Stickstoff der Luft nicht unmittelbar nutzen. Die Überführung in eine Form, die von den Pflanzen verwertbar ist, geschieht durch:
Knöllchenbakterien: Diese Bakterien dringen in die Wurzeln der sogenanntenLeguminosen ein. Sie ernähren sich von denAssimilaten der Pflanze. Im Tausch dafür liefern sie der WirtspflanzeAmmonium. Dieses wurde durch ein spezielles Enzym, derNitrogenase, unter hohem Energieaufwand aus dem Luftstickstoff reduziert. Diese Lebensgemeinschaft ist eineSymbiose. Sie ermöglicht den Leguminosen die Besiedelung auch schlechter Standorte, weshalb der Mensch diese Pflanzen insbesondere im ökologischen Landbau zur Anreicherung des Bodens mit Stickstoff nutzt. Hier stellen Leguminosen die Hauptstickstoffquelle dar.
Freilebende Mikroorganismen: Die nichtsymbiotische Stickstoffbindung beruht auf der Fähigkeit einiger freilebender Mikroorganismen (zum BeispielAzotobacter undCyanobakterien), Luftstickstoff zum Aufbau von körpereigenenProteinen zu verwenden. Bei ackerbaulicher Nutzung wird die Größenordnung der Bindung von atmosphärischem Stickstoff durch freilebende Mikroorganismen mit 5–15 kg/ha und Jahr angenommen.
Elektrische Entladung bei Gewittern: In niederschlagsreichen Gebieten können jährlich 20–25 kg N pro ha durch Regen dem Boden zugeführt werden. Das geschieht bei elektrischen Entladungen, wenn sich Sauerstoff und Stickstoff zu Stickstoffoxiden verbinden. Letztendlich reagieren diese Oxide mit dem Regenwasser zu Salpetersäure und im Boden können Nitrate entstehen.
Ammoniaksynthese: Die ChemikerFritz Haber undCarl Bosch haben zu Anfang des 20. Jahrhunderts ein Verfahren entwickelt, mit dem aus Luftstickstoff undWasserstoffAmmoniak hergestellt werden kann. Die durch dasHaber-Bosch-Verfahren möglich gewordene Nutzung des Stickstoff derAtmosphäre hat zur wesentlichen Ertragssteigerung landwirtschaftlicher Produktionen beigetragen. DieErnährungssicherung konnte damit wesentlich verbessert werden. Die Pflanze baut aus dem aufgenommenen Ammoniak pflanzliche Proteine auf, die Mensch und Tier als Nahrung und zum Aufbau der eigenen Körperproteine dient. Im menschlichen und tierischen Organismus werden die Proteine zum großen Teil wieder abgebaut und mit dem Kot und Harn ausgeschieden. Zum heutigen Zeitpunkt wurde im Schnitt bereits jedes dritte Stickstoffatom in der Biosphäre einmal von der Düngemittelindustrie verarbeitet.[17]
Autoabgase: Durch die Verbrennungfossiler Energieträger (Benzin,Diesel) werden durch den Autoverkehr Stickstoffverbindungen freigesetzt. Bei dem Verbrennungsvorgang entstehenStickoxide (NOx, vor allemStickstoffdioxid NO2, aber auchStickstoffmonoxid NO und andere NOx-Verbindungen). In der Vergangenheit wurden diese direkt in die Umgebung entlassen. Heutzutage besitzen AutosKatalysatoren, welche diese Verbindungen reduzieren: NOx wird im Katalysator zu Ammoniak reduziert. Dieses wird im Beisein von Wasser in Ammonium umgewandelt (Ammoniak/Ammonium-Gleichgewicht in angesäuerter Lösung: NH3 + H3O+ ⇔ NH4+ + H2O). Sowohl die oxidierten als auch die reduzierten Stickstoffverbindungen werden über die Luft verfrachtet und tragen zu einem beträchtlichen Teil zurEutrophierung benachbarterÖkosysteme bei.
Stickstoff im Boden
In derAckerkrume (A-Horizont) liegen meist mehr als 95 % des Gesamtstickstoffs als organisch gebundener Stickstoff in lebender Wurzelmasse, abgestorbener Pflanzenmasse, Humusstoffen und Bodenlebewesen vor. Der Rest von weniger als 5 % ist anorganischer Stickstoff in Form vonAmmonium oderNitrat und in sehr geringer Menge in Form vonNitrit. Dieser mineralische Stickstoffgehalt wird im Frühjahr vor der Düngung mit derNmin-Methode bestimmt. Der Gesamtstickstoffgehalt der Böden ist stark von deren Kohlenstoffgehalt abhängig. Er wird durchKlima,Vegetation,Bodenart, Geländegestalt und Maßnahmen des Landwirts, wieBodenbearbeitung, beeinflusst.[18]
Stickstoff in Pflanzen
Aufgaben in der Pflanze
Stickstoff wird in die Photosyntheseprodukte eingebaut, um unter anderem Eiweiße herzustellen, und fördert so das Wachstum. Eine wichtige Bedeutung kommt dem Stickstoff als essentieller Bestandteil derDesoxyribonukleinsäure und desChlorophylls zu. Je nach Art liegt der Anteil derTrockensubstanz bei 2–6 %, oder bei durchschnittlich 1,5 %.[19] Die Aufnahme des Stickstoffs erfolgt meist in Form von Ammonium- oder Nitratsalzen.
Mangelsymptome
kümmerlicher Wuchs
blassgrüne Farbe der Blätter. Ältere werden chlorotisch und fallen vorzeitig ab.
Die von der Mineraldatenbank „Mindat.org“ weitergeführte Strunz-Klassifikation in der 9. Auflage (auchStrunz-mindat) ordnet Deltanitrogen in die Klasse der „Elemente“ und dort in die Abteilung der „Halbmetalle (Metalloide) und Nichtmetalle“ (englischMetalloids and Nonmetals; vergleiche auchgleichnamige Abteilung der Strunz-Klassifikation). Eine weitere Eingruppierung in eine bestimmte Unterabteilung bzw. Stroffgruppe fand bisher nicht statt (Stand 2024).[22]
Gewinnung und Darstellung
Primär wird Stickstoff heute durch diefraktionierte Destillation verflüssigterLuft in Luftzerlegungsanlagen nach demLinde-Verfahren mit einer Reinheit von bis zu 99,99999 % gewonnen. Stickstoff mit Verunreinigungen unter 1ppb erfordert zusätzliche Reinigungsschritte. Für das Entfernen des verbliebenen Sauerstoffs existiert eine biologische Methode unter Verwendung von Reiskeimlingen.
Schematischer Aufbau des Membranverfahrens
Stickstoff mit einemReinheitsgrad von ca. 99 % wird wesentlich kostengünstiger durch mehrstufige Adsorption/Desorption anZeolithen erhalten. Eine weitere Methode zur dezentralen Gewinnung von Stickstoff ist das Membranverfahren. Hierbei wird Druckluft mit einem Druck von 5 bis 13 bar durch eine Kunststoffmembran gepresst. Die Diffusionsgeschwindigkeit von Stickstoff und Argon durch diese Membran ist deutlich langsamer als jene von Sauerstoff, Wasser und Kohlendioxid, dadurch wird der Gasstrom auf der Innenseite der Membran mit Stickstoff angereichert. Durch Anpassung der Durchströmgeschwindigkeit kann die Reinheit des Stickstoffs gesteuert werden (bis 99,995 % bei Kleinstmengen, 99 % bei industriellen Maßstäben.)
Eine etwas altertümliche Methode ist das Binden des Luftsauerstoffs unter Erhitzen anKohle und das anschließende Auswaschen des entstandenenKohlenstoffdioxids. Der Luftsauerstoff kann auch durch das Überleiten der Luft über glühendesKupfer oder durch einealkalischePyrogallol- bzw.Natriumdithionitlösung entfernt werden.
Molekularer Stickstoff ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas, welches bei tiefen Temperaturen (−196 °C) zu einer farblosen Flüssigkeit kondensiert. Stickstoff ist in Wasser wenig löslich (23,2 ml Stickstoff in 1 l Wasser bei 0 °C)[25] und nicht brennbar. Stickstoff ist das einzige Element der Stickstoffgruppe, das mit sich selbst (p-p)π-Bindungen bildet.[26] Der Atomabstand dieser Dreifachbindung beträgt 109,8 pm.
Spektrum einer Stickstoff-Gasentladung
In einer Gasentladungs-Spektralröhre werden bei einem Restdruck von ca. 5–10 mbar die Molekülorbitale des Stickstoffs beim Betrieb mit 1,8 kVHochspannung, 18 mAStromstärke und einerFrequenz von 35 kHz zum Leuchten angeregt. Bei derRekombination der ionisierten Gasmoleküle wird hierbei das charakteristische Farbspektrum abgestrahlt.[27]
Derkritische Punkt liegt bei: Temperatur 126,19 K (−146,95 °C), Druck 33,9 bar, Dichte 0,314 g/cm3. DerTripelpunkt liegt bei: Temperatur: 63,15 K (−210 °C), Druck 0,125 bar.[28]
Alle diese Verbindungen haben einetrigonale pyramidale Struktur und ein freies Elektronenpaar. Über dieses freie Elektronenpaar können sie alsNukleophile und alsBasen reagieren.
Der molekulare Distickstoff N2 ist durch die im Stickstoffmolekül vorhandene stabileDreifachbindung und die damit verbundene hoheBindungsdissoziationsenergie von 942 kJ/mol[29] sehr reaktionsträge. Deswegen braucht es in der Regel einen hohen Energieaufwand, um diese Verbindung zu trennen und Stickstoff an andere Elemente zu binden. Hoch ist auch die erforderlicheAktivierungsenergie, die gegebenenfalls durch geeigneteKatalysatoren verringert werden kann.
Polymerer Stickstoff
In einer Veröffentlichung im August 2004 gaben Forscher vomMax-Planck-Institut für Chemie inMainz bekannt, dass sie unter Drücken von über 110 GPa bei einer Temperatur von über 2000 K eine neue kristalline Form, sogenannter „polymerer Stickstoff“ mit Einfachbindungen erzeugt haben. Diese Modifikation besitzt eine einzigartige kubische Struktur, die sogenannte „cubic gauche“-Struktur.
Durch die hohe Instabilität sind die Einsatzmöglichkeiten begrenzt, man könnte sich polymeren Stickstoff aber zum Beispiel als Sprengstoff oder Energiespeicher vorstellen. Polystickstoff wäre dann mit Abstand der stärkste nicht-nukleare Sprengstoff.[30]
Eine weitere, demschwarzen Phosphor analoge polymere und alsSchwarzer Stickstoff bezeichnete Form des Stickstoffs wurde 2020 beschrieben. Die Struktur enthält zweidimensionale Schichten, in denen die Stickstoffatome über ein einheitliches Zickzack-Muster vernetzt sind. Diese 2D-Schichten ähneln in ihren elektronischen Eigenschaften demGraphen, so dass das Material für viele technische Anwendungen interessant sein könnte.
Die Herstellung erfolgte durch Lasererhitzung von Stickstoff bei einem Druck von 140 GPa in einer Diamantzelle.[31][32]
Hexastickstoff N6
Ein internationales Forschungsteam berichtete 2025 inNature erstmals über die Synthese von molekularem Hexanitrogen (N6), einem neuen metastabilen Stickstoff-Allotrop. Durch die Reaktion vonChlor oderBrom mitSilberazid (oderNatriumazid) bei Raumtemperatur über die ZwischenstufeChlorazid und anschließender Stabilisierung in Argon-Matrizen bei 10Kelvin gelang die Isolierung und Charakterisierung der Verbindung. Bei Raumtemperatur beträgt die Halbwertszeit der Verbindung nur 35,7 Millisekunden.
Synthese von Hexastickstoff
Spektroskopische Analysen und Berechnungen bestätigten die Struktur. N₆ setzt bei Zersetzung ausschließlich Stickstoff frei. Es wurde eine sehr hohe Zersetzungsenthalpie von −774,9 kJ·mol−1 bzw. −9220 kJ·kg−1 abgeschätzt, etwa doppelt so hoch wie die bekannter Sprengstoffe wieTNT oderHMX.[33] Damit ist Hexastickstoff der stärkste nichtnukleare Sprengstoff.[34]
Zersetzung von Hexastickstoff
Die Autoren schlagen die Verbindung als möglichen Kandidaten für zukünftige Energiespeichermaterialien vor. Mit Blick auf die eher teure Herstellung, die geringe Temperaturstabilität bei der Handhabung und der schwer beherrschbaren Energiefreisetzung bei der Zersetzung besteht noch ein erheblicher Forschungsbedarf.[35]
Isotope
Es sind insgesamt 17Isotope zwischen9N und25N sowie weitereIsomere des Stickstoffs bekannt. Von diesen sind zwei, die Isotope14N und15N, stabil und kommen in der Natur vor.Das Isotop mit dem größeren Anteil an der natürlichen Isotopenzusammensetzung ist14N mit 99,636 %,15N hat einen Anteil von 0,364 %.[36]Die langlebigsten instabilen Isotope sind13N, das mit einerHalbwertszeit von 9,965 Minuten durchβ+-Zerfall in13C übergeht, und16N, das mit einer Halbwertszeit von 7,13 Sekunden durch β−-Zerfall zu16O zerfällt. Alle anderen Isotope haben nur kurze Halbwertszeiten von Sekunden oder Millisekunden.[37]
Das15N-Isotop wurde 1929 vonStefan Meiring Naudé entdeckt[38] und schon wenige Jahre später von A. G. Norman undChester Hamlin Werkman (1943) in ersten biologischen Feldversuchen eingesetzt.[39] Auch heute noch wird dieses Isotop in ähnlicher Weise für biochemische Untersuchungen des Stickstoffstoffwechsels im Ackerboden oder in Pflanzen, aber auch bei der Umsetzung von Proteinen als Indikator eingesetzt. Der Anteil von15N am Stickstoff der Atmosphäre beträgt 0,3663 %.
Anreichern kann man15N wie andere Isotope gasförmiger Stoffe zum Beispiel durchThermodiffusionstrennung.
Die Eigenschaft chemischnicht zu reagieren (Inert-Eigenschaft) wird genutzt:
zur Füllung vonFlugzeugreifen großerFlugzeuge. Das Vermeiden von Sauerstoff (etwa zu 21 % in Luft enthalten) bei etwa 10 bar Druck verhindert, dass Flugzeugreifen unter der großen Hitzeentwicklung (durch Reibung und Walken) bei Landung oder beimStartlauf von innen in Brand geraten können. Ein kleiner günstiger Nebeneffekt ist, dass Stickstoff etwa 2,5 % leichter als Luft ist.
Da Stickstoff im Gegensatz zu CO2 denpH-Wert nicht reduziert, also nichtsäuernd wirkt, können auch Milchmix- und Kaffeegetränke ohne sauren Geschmack geschäumt werden.[41]
in Getränkezapfanlagen, wenn auf Grund von baulichen Umständen (langer Leitungsweg, großer Höhenunterschied) ein hoher Zapfdruck notwendig wird. Stickstoff wird hier zusammen mit Kohlenstoffdioxid als Mischgas verwendet. Da sich Stickstoff nicht im Getränk löst, kann auch bei höheren Drücken ohne zu viel Schaumbildung bzw.Aufcarbonisierung gezapft werden. Stickstoff hat bei gleichem erhöhten Druck eine geringere Löslichkeit in – stets wasserbasierten – Getränken als Kohlenstoffdioxid. Durch Entspannen beim Zapfen werden dadurch kleinere Schaumbläschen erreicht.
zurExekution derTodesstrafe hat der US-amerikanische BundesstaatOklahoma im April 2015 den Einsatz von Stickstoffgas zum Ersticken gesetzlich zugelassen.[42] Auch inAlabama undMississippi ist es zugelassen.[43] Im Januar 2024 wurde auf diese Weise erstmals ein Mensch in Alabama hingerichtet. Im Gegensatz zu Behauptungen der Behörden, dies sei „vielleicht die humanste Hinrichtungsmethode“, berichteten Zeugen von einem mehrere Minuten andauernden, qualvollen Todeskampf.[44] Siehe auchStickstoffhypoxie.
Siedender Stickstoff in einem Metallbecher (−196 °C), Leder-Handschuh als Kälteschutz
Aufgrund des niedrigenSiedepunkts wird flüssiger Stickstoff alsKältemedium in derKryotechnik eingesetzt. Der Stickstoff entzieht dabei dem Kühlgut seineVerdampfungsenthalpie und hält dieses solange kalt, bis er verdampft ist. Gegenüber flüssigemSauerstoff, der bei −183 °C (90 K) siedet, ist der Siedepunkt von flüssigem Stickstoff um weitere 13 K niedriger, er siedet bei −196 °C (77 K) und bringt Luftsauerstoff und andere Gase zur Kondensation, die auf diese Weise getrennt werden können.
Flüssiger Stickstoff (Dichte 0,8085 kg/L bei −195,8 °C)[12] wird unter anderem dazu verwendet, beiHochtemperatursupraleitern den supraleitenden Zustand zu erzeugen. Er wird auch zur Lagerung biologischer und medizinischer Proben,Eizellen undSperma, sowie zum Schockfrieren von biologischem Material verwendet. Ein Beispiel ist auch die Kühlung vonInfrarot-Fotoempfängern, um deren thermisches Rauschen zu verringern oder überhaupt erst einen halbleitenden Zustand in ihnen herbeizuführen.
Im Tiefbau dient er derBodenvereisung. Im Bereich derWerkstofftechnik benutzt man Flüssigstickstoff, umRestaustenit in bestimmten gehärtetenStählen zu beseitigen oder die Werkstoffe durch „Tiefkühlen“ künstlich zu altern. Flüssiger Stickstoff wird auch eingesetzt, um zum Beispiel Getriebewellen so weit zu schrumpfen, dass aufgesetzte Zahnräder durch Presspassung auf der Welle halten. Beim Recycling von Kabeln wird der Isolierstoff durch Kühlen mit flüssigem Stickstoff spröde und kann vom Metall (Aluminium bzw. Kupfer) abgeschlagen werden.
Bei der (in Deutschland nicht zugelassenen) „Stickstoffbestattung“ (Promession) wird der Leichnam in einem Bad aus flüssigem Stickstoff eingefroren und anschließend zu einem Pulver zermahlen.
Stickstoffverbraucher bekommen Stickstoff oft statt in Druckgasflaschen als Flüssigstickstoff in Thermobehältern ähnlich einerThermosflasche bereitgestellt. Diese Behälter bezeichnet man alsDewargefäß. Der Stickstoff wird dazu flüssig aus ebenfalls doppelwandigen Tankfahrzeugen abgefüllt.
Chemische Reaktionen
AlsAzotierung bezeichnet man einechemische Reaktion, bei der ein Reaktionspartner Stickstoff aufnimmt.
Ein typisches Beispiel für eine Azotierung ist die Darstellung vonKalkstickstoff ausCalciumcarbid und Stickstoff:
Sicherheitshinweise
Obwohl Luft zu über 78 % aus Stickstoff besteht und Stickstoff einInertgas und somit ungiftig ist, müssen bei der Handhabung von gasförmigem Stickstoff in größeren Mengen Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden – beispielsweise wenn aufgrund der Menge an Stickstoff die Gefahr besteht, dass Personen Arbeitsbereiche wie Maschinenräume betreten, welche ausBrandschutzgründen mit Stickstoffgas gefüllt sind, und durch Verdrängung kein oder nur eine ungenügende Menge an Sauerstoff für die Atmung vorhanden ist.Betritt eine Person einen solchen Bereich, kommt es zu einer heimtückischen, da durch die betroffene Person nicht bewusst wahrnehmbaren,normobaren Hypoxie durch Stickstoff, welche nach einigen Sekunden zu leichten Bewusstseinsstörungen gefolgt von Bewusstlosigkeit und nach wenigen Minuten zum Tod durchErstickung führt. So kam es beispielsweise im Vorfeld der ersten Mission desSpace Shuttle im März 1981 zum Tod zweier Techniker, welche einen aus Brandschutzgründen mit Stickstoff gefüllten Bereich in derMobile Launcher Platform betreten hatten.[45]
Der Grund für diese Gefahr liegt darin, dass der menschliche Körper über keine hinreichend schnelle Sensorik imGlomus caroticum zur Erkennung der Unterversorgung mit Sauerstoff verfügt. Das Gefühl von Erstickung tritt bei einem Anstieg des Kohlendioxidgehalts im Blut auf, gefolgt von heftigem Atemreflex undPanik.Kann hingegen das Kohlendioxid in einer reinen Stickstoffatmosphäre problemlos abgeatmet werden, was in größeren mit Stickstoff gefüllten Räumen der Fall ist, kommt es zu keinem wahrnehmbaren Erstickungsgefühl und die Unterversorgung mit Sauerstoff führt zur vom Betroffenen nicht bewusst wahrnehmbaren Hypoxie.[46]
Daher müssen in Bereichen, in denen mit größeren Mengen Stickstoff hantiert wird und die potentielle Gefahr einer Erstickung beispielsweise bei Fehlfunktionen besteht, neben der nötigen Belüftung auch spezielle Warneinrichtungen vorhanden sein, die einen Sauerstoffmangel optisch oder akustisch anzeigen. Zusätzlich kann das Tragen einerpersönlichen Schutzausrüstung nötig sein, welche das Unterschreiten des Sauerstoffgehalts unter einen Grenzwert rechtzeitig anzeigt.
Nachweis
Stickstoff, der in organisch gebundener Form vorliegt, kann qualitativ mittelsLassaignescher Probe und quantitativ mittels derStickstoffbestimmung nach Will-Varrentrapp, derKjeldahlschen Stickstoffbestimmung, über einAzotometer oder dieElementaranalyse erfasst werden. Für anorganisch gebundenen Stickstoff werden alsNachweisreaktion dieKreuzprobe für Ammoniumionen oder dieRingprobe für Nitrationen durchgeführt.Zur Durchführung der Ringprobe wird die Probelösung (schwefelsauer, schwermetallfrei) mit frischer Eisen(II)-sulfat-Lösung versetzt und mit konzentrierterSchwefelsäure unterschichtet. An der Grenzfläche zwischen beiden Flüssigkeiten werden die Nitrationen zu Stickstoffmonoxid (NO) reduziert. Dieses Radikal bildet in wässriger Lösung mit weiteren Eisenionen einen braunenKomplex, der als „Ring“ an der Phasengrenze im Reagenzglas sichtbar wird:
↑Angegeben ist der von der IUPAC empfohlene Standardwert; da die Isotopenzusammensetzung dieses Elements örtlich schwanken kann, ergibt sich für die mittlere Atommasse der in Klammern angegebene Massenbereich. Siehe: Michael E. Wieser, Tyler B. Coplen:Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report). In:Pure and Applied Chemistry. 2010, S. 1,doi:10.1351/PAC-REP-10-09-14.
↑Robert C. Weast (Hrsg.):CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990,ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
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