Wat zijn de eigenschappen van stikstof?

Stikstof is het element met atoomnummer zeven. Diatome stikstof, of stikstof bestaande uit twee gebonden atomen, is een helder, reukloos gas dat veel van de atmosfeer van de aarde vormt. Het is een uiterst stabiele molecule die bestand is tegen veranderingen in verschillende omstandigheden. Het kookpunt van stikstof is erg laag, waardoor het een gas vormt bij dagelijkse temperaturen; vloeibare stikstof wordt echter gewoonlijk als koelmiddel gebruikt. De eigenschappen van stikstof, inclusief stabiliteit en laag kookpunt, spelen een belangrijke rol in zowel de biologie als de menselijke samenleving.

Veel van de eigenschappen van stikstof zijn het gevolg van de sterke drievoudige elektronenbinding. Atomen zijn meestal het meest stabiel wanneer ze acht elektronen hebben in hun buitenste schil, of het meest afgelegen gebied van de kern. Een enkel stikstofatoom heeft vijf elektronen in de buitenste schil. Twee stikstofatomen hebben daarom de neiging om drie van deze elektronen met elkaar te delen - waardoor elk atoom kan genieten van de stabiliteit van acht elektronen. Dit is de reden dat stabiliteit een van de eigenschappen van stikstof is.

Een ander kenmerk van stikstof is het lage kookpunt. Bij atmosferische druk kookt stikstof bij -320 graden Fahrenheit (-196 graden Celsius). Vloeibare stikstof verschijnt als een heldere vloeistof vergelijkbaar met water. Het kan worden opgeslagen in speciale vriezers en gedurende korte tijd in de open lucht worden gebracht voordat het volledig kookt. Technici gebruiken vaak vloeibare stikstof als cryogeen koelmiddel of een stof die andere apparatuur of apparaten kan afkoelen.

In de atmosfeer van de aarde vormt stikstof 78,1% van de volumelucht. Het grootste deel van deze diatomische stikstof is echter niet beschikbaar voor gebruik door organismen omdat het in zijn stabiele, moleculaire vorm is. Sommige bacteriën kunnen de drievoudige binding van stikstof verbreken en waterstof- en zuurstofmoleculen aan één stikstofatoom binden. Door de eigenschappen van stikstof kan energie vrijkomen wanneer planten en dieren deze door bacteriën gevormde verbindingen gebruiken. Ten slotte kunnen sommige bacteriën stikstof terugbrengen naar zijn oorspronkelijke vorm en het in de atmosfeer vrijgeven, een proces dat bekend staat als de stikstofcyclus.

Menselijke wezens, die zijn geëvolueerd in een atmosfeer die wordt gedomineerd door stikstof, vertrouwen op het element voor biologische basisfuncties. De eigenschappen van stikstof zijn ook nuttig in industriële toepassingen. In combinatie met waterstof of zuurstof kan stikstof verbindingen vormen die verbranden of exploderen, waarbij energie als warmte vrijkomt. In combinatie met koolstof vormt stikstof cyanide, wat nuttig is in mijnbouw en medische toepassingen. Toch kan stikstof gevaarlijk zijn als het niet op de juiste manier wordt behandeld - er zijn een aantal voorzorgsmaatregelen nodig om veilig met stikstof te werken.