Stickstoff N

Entdeckung

In den 1770er-Jahren untersuchten mehrere Chemiker den Teil der Luft, der übrig bleibt, nachdem etwas darin verbrannt ist oder ein Tier sie geatmet hat. Die Entdeckung wird im Allgemeinen dem schottischen Arzt Daniel Rutherford zugeschrieben, der diese „schädliche Luft“ 1772 in seiner Doktorarbeit beschrieb: Sie konnte keine Flamme unterhalten und keine Maus am Leben erhalten, und sie wurde nicht von der Lauge aufgenommen, die „fixe Luft“ (Kohlenstoffdioxid) entfernte. Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish und Joseph Priestley untersuchten etwa zur selben Zeit dasselbe Gas.

Antoine Lavoisier erkannte es als Element und nannte es azote. Im frühen 20. Jahrhundert entwickelten Fritz Haber und Carl Bosch ein Verfahren, Luftstickstoff mit Wasserstoff zu Ammoniak zu verbinden – eine der folgenreichsten industriellen Erfindungen der Geschichte.

Herkunft des Namens

Der internationale Name stammt vom französischen nitrogène, das Jean-Antoine Chaptal 1790 aus nitre (Kaliumnitrat, Salpeter) und dem griechischen -genes, „erzeugend“, bildete, weil das Gas ein Bestandteil des Salpeters ist. Lavoisiers Name azote, griechisch für „ohne Leben“, lebt im Französischen und in der Vorsilbe azo- der Chemie fort. Der deutsche Name Stickstoff beschreibt, dass das Gas Flammen und Lebewesen „erstickt“. Das Symbol ist N.

Wichtigste Verwendungen

• Düngemittel: Der größte Teil des industriell genutzten Stickstoffs wird zu Ammoniak und daraus zu Harnstoff, Ammoniumnitrat und anderen Düngern.
• Chemikalien und Sprengstoffe: Salpetersäure, Nylon, Farbstoffe und Sprengstoffe wie TNT sind Stickstoffverbindungen.
• Schutzatmosphären: Stickstoffgas spült Lebensmittelverpackungen, schützt die Elektronikfertigung und überlagert Treibstofftanks als Brandschutz.
• Kryotechnik: Flüssiger Stickstoff friert biologische Proben ein, kühlt Geräte, ermöglicht Schrumpfpassungen von Maschinenteilen und wird in der Dermatologie zum Entfernen von Warzen genutzt.

Isotope

Stickstoff hat zwei stabile Isotope: Stickstoff-14 mit etwa 99,6 Prozent und Stickstoff-15 mit etwa 0,4 Prozent. Ökologen nutzen das Stickstoff-15-Verhältnis in Geweben, um Nahrungsnetze und Düngerquellen nachzuverfolgen, und markierter Stickstoff-15 dient in NMR- und Stoffwechselstudien. Das radioaktive Stickstoff-13 mit einer Halbwertszeit von etwa 10 Minuten wird als markiertes Ammoniak in der PET eingesetzt, um die Durchblutung des Herzens sichtbar zu machen.

Im Alltag

Obwohl wir ständig Stickstoff einatmen, kann unser Körper das Gas nicht direkt verwerten; wir nehmen Stickstoff über Proteine in der Nahrung auf, und Pflanzen sind auf Bodenbakterien oder Dünger angewiesen, die ihn binden. Taucher, die zu schnell auftauchen, können an der Dekompressionskrankheit erkranken, wenn gelöster Stickstoff im Blut Bläschen bildet, und in großer Tiefe verursacht Stickstoff einen rauschähnlichen Zustand, den Tiefenrausch.

Stickoxide aus Automotoren und Kraftwerken tragen zu Smog und saurem Regen bei, und abgeschwemmter Überschussdünger kann in Flüssen und Küstengewässern Algenblüten auslösen.