Was sind die Eigenschaften von Stickstoff?

Stickstoff ist das Element mit der Ordnungszahl sieben. Zweiatomiger Stickstoff oder Stickstoff, der aus zwei gebundenen Atomen besteht, ist ein klares, geruchloses Gas, das einen Großteil der Erdatmosphäre bildet. Es ist ein extrem stabiles Molekül, das Änderungen unter verschiedenen Umständen widersteht. Der Siedepunkt von Stickstoff ist sehr niedrig, so dass er bei alltäglichen Temperaturen ein Gas bildet. Als Kältemittel wird jedoch üblicherweise flüssiger Stickstoff verwendet. Die Eigenschaften von Stickstoff, einschließlich seiner Stabilität und seines niedrigen Siedepunkts, spielen sowohl in der Biologie als auch in der menschlichen Gesellschaft eine wichtige Rolle.

Viele der Eigenschaften von Stickstoff resultieren aus seiner starken Dreifachelektronenbindung. Atome sind in der Regel am stabilsten, wenn sie acht Elektronen in ihrer äußersten Schale oder in der am weitesten vom Kern entfernten Region haben. Ein einzelnes Stickstoffatom hat fünf Elektronen in der Außenhülle. Zwei Stickstoffatome neigen daher dazu, drei dieser Elektronen miteinander zu teilen, wodurch jedes Atom die Stabilität von acht Elektronen genießen kann. Dies ist der Grund, warum die Stabilität zu den Eigenschaften von Stickstoff gehört.

Eine weitere Eigenschaft von Stickstoff ist sein niedriger Siedepunkt. Bei atmosphärischem Druck siedet Stickstoff bei -320 Grad Fahrenheit (-196 Grad Celsius). Flüssiger Stickstoff erscheint als klare Flüssigkeit ähnlich wie Wasser. Es kann in speziellen Gefriertruhen gelagert und für kurze Zeit an die frische Luft gebracht werden, bevor es vollständig abkocht. Techniker verwenden häufig flüssigen Stickstoff als kryogenes Kältemittel oder eine Substanz, die andere Geräte oder Vorrichtungen abkühlen kann.

In der Erdatmosphäre macht Stickstoff 78,1 Vol .-% der Luft aus. Das meiste dieses zweiatomigen Stickstoffs ist jedoch für Organismen nicht verfügbar, da es in seiner stabilen molekularen Form vorliegt. Einige Bakterien können die Dreifachbindung von Stickstoff aufbrechen und Wasserstoff- und Sauerstoffmoleküle an ein einzelnes Stickstoffatom binden. Die Eigenschaften von Stickstoff ermöglichen die Freisetzung von Energie, wenn Pflanzen und Tiere diese von Bakterien gebildeten Verbindungen verwenden. Schließlich können einige Bakterien Stickstoff in seine ursprüngliche Form zurückführen und in die Atmosphäre abgeben, ein Prozess, der als Stickstoffkreislauf bekannt ist.

Menschen, die sich in einer von Stickstoff dominierten Atmosphäre entwickelt haben, verlassen sich auf das Element für grundlegende biologische Funktionen. Die Eigenschaften von Stickstoff sind auch in industriellen Anwendungen nützlich. Stickstoff kann in Verbindung mit Wasserstoff oder Sauerstoff brennende oder explodierende Verbindungen bilden, die Energie als Wärme freisetzen. In Kombination mit Kohlenstoff bildet Stickstoff Cyanid, das im Bergbau und in medizinischen Anwendungen nützlich ist. Bei unsachgemäßer Handhabung kann Stickstoff jedoch gefährlich sein - eine Reihe von Vorsichtsmaßnahmen sind erforderlich, um sicher mit Stickstoff zu arbeiten.