Stickstoff ist ein chemisches Element, das das Symbol N, die Atomnummer 7 und Atommasse 14.00674 u hat. Elementarer Stickstoff ist ein farbloses, geruchloses, geschmackloses und größtenteils träges diatomic Benzin an Standardbedingungen, 78.09 % durch das Volumen der Atmosphäre der Erde einsetzend. Der Element-Stickstoff wurde als ein trennbarer Bestandteil von Luft vom schottischen Arzt Daniel Rutherford 1772 entdeckt.

Stickstoff ist ein allgemeines Element im Weltall, das darauf geschätzt ist, ungefähr siebenten im Gesamtüberfluss in unserer Milchstraße und dem Sonnensystem. Wie man denkt, ist sein Ereignis dort völlig wegen der Synthese durch die Fusion von Kohlenstoff und Wasserstoff in Supernova. Wegen der Flüchtigkeit des elementaren Stickstoffs und seiner allgemeinen Zusammensetzungen mit Wasserstoff und Sauerstoff ist Stickstoff auf den felsigen Planeten des inneren Sonnensystems viel weniger üblich, und es ist ein relativ seltenes Element auf der Erde als Ganzes. Jedoch, wie auf der Erde der Fall ist, kommen Stickstoff und seine Zusammensetzungen allgemein als Benzin in den Atmosphären von Planeten und Monden vor, die Atmosphären haben.

Viele industriell wichtige Zusammensetzungen, wie Ammoniak, Stickstoffsäure, organische Nitrate (Treibgase und Explosivstoffe), und Zyanid, enthalten Stickstoff. Das äußerst starke Band im elementaren Stickstoff beherrscht Stickstoff-Chemie, Schwierigkeit für beide Organismen und Industrie im Brechen des Bandes veranlassend, sich zu nützlichen Zusammensetzungen umzuwandeln, aber zur gleichen Zeit das Verursachen veröffentlicht von großen Beträgen häufig der nützlichen Energie, wenn die Zusammensetzungen brennen, explodieren, oder zurück in Stickstoff-Benzin verfallen.

Stickstoff kommt in allen lebenden Organismen, in erster Linie in Aminosäuren und so Proteinen und in den Nukleinsäuren (DNA und RNS) vor. Der menschliche Körper enthält ungefähr 3 % durch das Gewicht des Stickstoffs, das vierte reichlichste Element nach Sauerstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff. Stickstoff wohnt in der chemischen Struktur fast des ganzen neurotransmitters, und ist ein Definieren-Bestandteil von Alkaloiden, biologische Moleküle erzeugt als sekundärer metabolites durch viele Organismen. Der Stickstoff-Zyklus beschreibt Bewegung des Elements von der Luft in die Biosphäre und organischen Zusammensetzungen dann zurück in die Atmosphäre. Synthetisch erzeugte Nitrate sind Schlüsselzutaten von Industriedüngern und Schlüsselschadstoffe im Verursachen des eutrophication von Wassersystemen.

Geschichte und Etymologie

formell betrachtet, ist Stickstoff vom schottischen Arzt Daniel Rutherford 1772 entdeckt worden, der ihn schädliche Luft genannt hat oder Luft befestigt hat. Die Tatsache, dass es ein Element von Luft gab, die Verbrennen nicht unterstützt, war Rutherford klar. Stickstoff wurde auch in ungefähr derselben Zeit von Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish und Joseph Priestley studiert, der es als verbrannte Luft oder phlogisticated Luft gekennzeichnet hat. Stickstoff-Benzin war träge genug, den Antoine Lavoisier darauf als "" oder azote, vom griechischen Wort (azotos) "leblose" Bedeutung verwiesen hat. Darin sind Tiere gestorben, und Flammen wurden ausgelöscht. Der Name von Lavoisier für den Stickstoff wird auf vielen Sprachen (Französisch, Polnisch, Russisch, usw.) verwendet und bleibt noch in Englisch in den gemeinsamen Bezeichnungen von vielen Zusammensetzungen, wie hydrazine und Zusammensetzungen des azide Ions.

Der englische Wortstickstoff (1794) ist in die Sprache vom französischen nitrogène, ins Leben gerufen 1790 vom französischen Chemiker Jean-Antoine Chaptal (1756-1832), von "nitre" + Fr. gène "das Produzieren" eingegangen (von Gk.-γενής bedeutet "sich zu formen" oder, "das zur Welt zu bringen."). Das Benzin war in Stickstoffsäure gefunden worden. Die Bedeutung von Chaptal war, dass Stickstoff-Benzin der wesentliche Teil von Stickstoffsäure ist, die der Reihe nach vom Salpeter (Kalium-Nitrat) dann gebildet ist, bekannt als nitre. Dieses Wort in der älteren Welt hat ursprünglich Natriumssalze beschrieben, die Nitrat nicht enthalten haben, und ein Blutsverwandter von natron sind.

Stickstoffverbindungen waren während des Mittleren Alters weithin bekannt. Alchimisten haben Stickstoffsäure als Wasser fortis (starkes Wasser) gewusst. Die Mischung von salzsauren und Stickstoffsäuren war als Wasser regia (königliches Wasser), gefeiert für seine Fähigkeit bekannt, Gold (der König von Metallen) aufzulösen. Die frühsten militärischen, industriellen und landwirtschaftlichen Anwendungen von Stickstoffverbindungen haben Salpeter (Natriumsnitrat oder Kalium-Nitrat), am meisten namentlich in Schießpulver, und später als Dünger verwendet. 1910 hat Herr Rayleigh entdeckt, dass eine elektrische Entladung in Stickstoff-Benzin "aktiven Stickstoff", ein allotrope erzeugt hat, der betrachtet ist, monatomic zu sein. Die "wirbelnde Wolke des hervorragenden gelben Lichtes, das" durch seinen Apparat erzeugt ist, hat mit Quecksilber reagiert, um explosives Quecksilbernitrid zu erzeugen.

Produktion

Stickstoff-Benzin ist ein Industriebenzin, das durch die Bruchdestillation von flüssiger Luft, oder durch den mechanischen Mittel erzeugt ist, gasartige Luft zu verwenden (d. h., hat Rückosmose-Membran oder Druck-Schwingen-Adsorption unter Druck gesetzt). Kommerzieller Stickstoff ist häufig ein Nebenprodukt der Luftverarbeitung für die Industriekonzentration von Sauerstoff für die Stahlerzeugung und anderen Zwecke. Wenn geliefert, komprimiert in Zylindern wird es häufig OFN (Stickstoff ohne Sauerstoff) genannt.

In einem chemischen Laboratorium ist es durch das Behandeln einer wässrigen Lösung des Ammoniumchlorids mit Natrium nitrite bereit.

:NHCl (aq) + NaNO (aq)  N (g) + NaCl (aq) + 2 HO (l)

Kleine Beträge von Unreinheiten NICHT und HNO werden auch in dieser Reaktion gebildet. Die Unreinheiten können durch den Übergang vom Benzin durch wässrige Schwefelsäure entfernt werden, die Kalium dichromate enthält. Sehr reiner Stickstoff kann durch die Thermalzergliederung von Barium oder Natrium azide bereit sein.

:2 NaN  2 Na + 3 N

Eigenschaften

Stickstoff ist ein Nichtmetall, mit einer Elektronegativität 3.04. Es hat fünf Elektronen in seiner Außenschale und ist deshalb in den meisten Zusammensetzungen, dreiwertig. Das dreifache Band im molekularen Stickstoff ist einer der stärksten. Die resultierende Schwierigkeit, sich zu anderen Zusammensetzungen und der Bequemlichkeit (und vereinigte hohe Energieausgabe) sich umwandelnder Stickstoffverbindungen in den elementaren umzuwandeln, hat die Rolle des Stickstoffs sowohl in der Natur als auch in den menschlichen Wirtschaftstätigkeiten beherrscht.

Am atmosphärischen Druck verdichtet sich molekularer Stickstoff (verflüssigt) (sich) an 77 K (195.79 °C) und friert an 63 K (210.01 °C) ins Beta sechseckigen Ende-gepackten Kristall allotropic Form ein. Unter 35.4 K (237.6 °C) nimmt Stickstoff den Kubikkristall allotropic an Form (hat das mit dem Alpha phasige genannt). Flüssiger Stickstoff, ein flüssiges Ähnlichkeitswasser anscheinend, aber mit 80.8 % der Dichte (ist die Dichte des flüssigen Stickstoffs an seinem Siedepunkt 0.808 g/mL), ist ein allgemeiner cryogen.

Nicht stabile allotropes des Stickstoffs, der aus mehr als zwei Stickstoff-Atomen besteht, sind im Laboratorium, wie erzeugt worden und. Unter dem äußerst hohen Druck (1.1 Millionen atm) und hohe Temperaturen (2000 K), wie erzeugt, das Verwenden einer Diamantamboss-Zelle, Stickstoff polymerizes in die einzeln verpfändete linkische Kubikkristallstruktur. Diese Struktur ist diesem des Diamanten ähnlich, und beide haben äußerst starke covalent Obligationen. ist mit einem Spitznamen bezeichneter "Stickstoff-Diamant."

Anderer (bis jetzt unsynthetisiert) schließen allotropes hexazine (ein Benzol-Analogon) und octaazacubane (ein cubane Analogon) ein. Der erstere wird vorausgesagt, um hoch nicht stabil zu sein, während der Letztere vorausgesagt wird, um aus Gründen der Augenhöhlensymmetrie kinetisch stabil zu sein.

Isotope

Es gibt zwei stabile Isotope des Stickstoffs: N und N. Bei weitem ist das allgemeinste N (99.634 %), der im CNO Zyklus in Sternen erzeugt wird. Der zehn Isotope erzeugt synthetisch hat N eine Halbwertzeit von zehn Minuten, und die restlichen Isotope haben Halbwertzeiten auf der Ordnung von Sekunden oder weniger.

Biologisch hat vermittelt Reaktionen (z.B, Assimilation, Nitrierung und Entstickung) kontrollieren stark Stickstoff-Dynamik im Boden. Diese Reaktionen laufen normalerweise auf N Bereicherung des Substrats und Erschöpfung des Produktes hinaus.

Ein kleiner Teil (0.73 %) des molekularen Stickstoffs in der Atmosphäre der Erde ist der isotopologue NN, und fast der ganze Rest ist N.

Radioisotop N ist das dominierende Radionuklid im Kühlmittel von unter Druck gesetzten Wasserreaktoren oder Reaktoren des kochenden Wassers während der normalen Operation. Es wird von O (in Wasser) über (n, p) Reaktion erzeugt. Es hat eine kurze Halbwertzeit von ungefähr 7.1 s, aber während seines Zerfalls zurück zu O erzeugt energiereiche Gammastrahlung (5 bis 7 MeV).

Wegen dessen muss der Zugang zur primären Kühlmittel-Rohrleitung in einem unter Druck gesetzten Wasserreaktor während der Reaktormacht-Operation beschränkt werden. N ist eines der Hauptmittel, die verwendet sind, um sogar kleine Leckstellen vom primären Kühlmittel bis den sekundären Dampfzyklus sofort zu entdecken.

Auf die ähnliche Mode muss der Zugang zu einigen der Dampfzyklus-Bestandteile in einem Reaktorkernkraftwerk des kochenden Wassers während der Operation beschränkt werden. Das Kondensat vom Kondensator wird normalerweise seit 10 Minuten behalten, um Zerfall des N zu berücksichtigen. Das beseitigt das Bedürfnis, Zugang zu einigen der Futter-Wasserrohrleitung oder Pumpen zu beschirmen und zu beschränken.

Elektromagnetisches Spektrum

Molekularer Stickstoff (N) ist zur infraroten und sichtbaren Radiation größtenteils durchsichtig, weil es ein homonuclear Molekül ist und so keinen Dipolmoment hat, um sich zur elektromagnetischen Radiation an diesen Wellenlängen zu paaren. Bedeutende Absorption kommt an äußersten ultravioletten Wellenlängen vor, ungefähr 100 Nanometer beginnend. Das wird mit elektronischen Übergängen im Molekül zu Staaten vereinigt, in denen Anklage gleichmäßig unter Stickstoff-Atome nicht verteilt wird. Stickstoff-Absorption führt zu bedeutender Absorption der Ultraviolettstrahlung in der oberen Atmosphäre der Erde und den Atmosphären anderer planetarischer Körper. Aus ähnlichen Gründen strahlen reine molekulare Stickstoff-Laser normalerweise Licht in der ultravioletten Reihe aus.

Stickstoff leistet auch einen Beitrag zum sichtbaren Luftglühen von der oberen Atmosphäre der Erde durch die von der Emission gefolgte Elektroneinfluss-Erregung. Dieses sichtbare blaue Luftglühen (gesehen in der polaren Aurora und im Wiedereintritt-Glühen des Zurückbringens des Raumfahrzeugs) resultiert normalerweise nicht aus dem molekularen Stickstoff, aber eher aus freien Stickstoff-Atomen, die sich mit Sauerstoff verbinden, um Stickstoffoxyd (NO) zu bilden.

Stickstoff-Benzin stellt auch Funkeln aus.

Reaktionen

Im Allgemeinen ist Stickstoff bei der Standardtemperatur und dem Druck unreaktiv. N reagiert spontan mit wenigen Reagenzien, zu Säuren und Basen sowie oxidants und dem grössten Teil von reductants elastisch seiend. Wenn Stickstoff spontan mit einem Reagens reagiert, wird die Nettotransformation häufig Stickstoff-Fixieren genannt.

Stickstoff reagiert mit elementarem Lithium. Lithiumbrandwunden in einer Atmosphäre von N, um Lithiumnitrid zu geben:

: 6 Li + N  2 LiN

Magnesium brennt auch im Stickstoff, Magnesium-Nitrid bildend.

: 3 Mg + N  MgN

N bildet eine Vielfalt von Zusätzen mit Übergang-Metallen. Das erste Beispiel eines dinitrogen Komplexes ist [Ru (NH) (N)] (sieh Zahl am Recht). Jedoch ist es interessant zu bemerken, dass N2 ligand durch die Zergliederung von hydrazine und nicht Koordination von freiem dinitrogen erhalten wurde. Solche Zusammensetzungen sind jetzt zahlreich, andere Beispiele schließen IrCl (N) (PPh), W (N) (PhPCHCHPPh), und [(η-CMeH) Zr] (μ, η,η-N) ein. Diese Komplexe illustrieren, wie N zum Metall (En) in nitrogenase und dem Katalysator für den Prozess von Haber binden könnte. Ein katalytischer Prozess, um N auf Ammoniak mit dem Gebrauch eines Molybdän-Komplexes in Gegenwart von einer Protonenquelle zu reduzieren, wurde 2005 veröffentlicht.

Der Startpunkt für die Industrieproduktion von Stickstoffverbindungen ist der Prozess von Haber, in dem Stickstoff durch das Reagieren und über ein Eisen befestigt wird (II,

III) Oxyd Katalysator an ungefähr 500 °C und 200 Atmosphäre-Druck. Das biologische Stickstoff-Fixieren in liederlichem cyanobacteria und in den Wurzelknötchen von Werken erzeugt auch Ammoniak vom molekularen Stickstoff. Die Reaktion, die die Quelle des Hauptteils des Stickstoffs in der Biosphäre ist, wird durch den nitrogenase Enzym-Komplex katalysiert, der Atome von Fe und Mo enthält, ist das Verwenden der Energie auf Hydrolyse von Adenosin triphosphate (ATP) in Adenosin diphosphate und anorganisches Phosphat (20.5 kJ/mol) zurückzuführen gewesen.

Ereignis

Stickstoff ist der größte Bestandteil der Atmosphäre der Erde (78.082 % durch das Volumen von trockener Luft, 75.3 % durch das Gewicht in trockener Luft). Jedoch widerspiegelt diese hohe Konzentration den gesamten niedrigen Überfluss des Stickstoffs im Make-Up der Erde, von der der grösste Teil des Elements nicht, das durch die Sonneneindampfung früh in der Bildung des Planeten entkommen ist.

Stickstoff ist ein allgemeines Element im Weltall und wird geschätzt, ungefähr das siebente reichlichste chemische Element durch die Masse im Weltall, unserer Milchstraße und dem Sonnensystem zu sein. Wie man denkt, ist sein Ereignis dort völlig wegen der Synthese durch die Fusion von Kohlenstoff und Wasserstoff in Supernova. In diesen Plätzen wurde es durch Fusionsprozesse von Kohlenstoff und Wasserstoff in Supernova ursprünglich geschaffen. Molekularer Stickstoff und Stickstoffverbindungen sind im interstellaren Raum von Astronomen entdeckt worden, die den Weiten Ultravioletten Spektroskopischen Forscher verwenden.

Wegen der Flüchtigkeit des elementaren Stickstoffs und wurden auch seine allgemeinen Zusammensetzungen mit Wasserstoff und Sauerstoff, Stickstoff und seinen Zusammensetzungen aus dem planetesimals im frühen Sonnensystem durch die Hitze der Sonne, und in der Form von Benzin vertrieben, wurden gegen die felsigen Planeten des inneren Sonnensystems verloren. Stickstoff ist deshalb ein relativ seltenes Element auf diesen inneren Planeten einschließlich der Erde als Ganzes. Darin ähnelt Stickstoff Neon, das einen ähnlichen Überfluss im Weltall hat, aber auch im inneren Sonnensystem selten ist.

Stickstoff wird auf 30 der Elemente im crustal Überfluss geschätzt. Dort bestehen Sie einige relativ ungewöhnliche Stickstoff-Minerale, wie Salpeter (Kalium-Nitrat), Salpeter von Chile (Natriumsnitrat) und Ammoniumsalz (Ammoniumchlorid). Sogar diese, sind hauptsächlich wie konzentriert, von evaporative Ozeanbetten wegen ihrer bereiten Löslichkeit von den meisten natürlich vorkommenden Stickstoffverbindungen in Wasser bekannt. Ein ähnliches Muster kommt mit der Wasserlöslichkeit des ungewöhnlichen leichten Element-Bors vor.

Jedoch kommen Stickstoff und seine Zusammensetzungen viel allgemeiner als Benzin in den Atmosphären von Planeten und Monden vor, die groß genug sind, um Atmosphären zu haben. Zum Beispiel ist molekularer Stickstoff ein Hauptbestandteil nicht nur die Atmosphäre der Erde, sondern auch die dicke Atmosphäre des Saturnmondkolosses. Außerdem wegen der Wiederspannung durch den Ernst bei kälteren Temperaturen kommen Stickstoff und seine Zusammensetzungen im merklichen vor, um Beträge in planetarischen Atmosphären der riesigen Gasplaneten zu verfolgen.

Stickstoff ist in allen lebenden Organismen, in Proteinen, Nukleinsäuren und anderen Molekülen da. Es setzt normalerweise ungefähr 4 % des trockenen Gewichts der Pflanzensache und ungefähr 3 % des Gewichts des menschlichen Körpers zusammen. Es ist ein großer Bestandteil der Tierverschwendung (zum Beispiel, Guano), gewöhnlich in der Form von Harnstoff, Harnsäure, Ammonium-Zusammensetzungen und Ableitungen dieser stickstoffhaltigen Produkte, die wesentliche Nährstoffe für alle Werke sind, die atmosphärischen Stickstoff nicht befestigen können.

Zusammensetzungen

Der wichtige neutrale hydride des Stickstoffs ist Ammoniak , obwohl hydrazine auch allgemein verwendet wird. Ammoniak ist grundlegender als Wasser durch 6 Größenordnungen. In der Lösung bildet Ammoniak das Ammonium-Ion . Flüssiges Ammoniak (Siedepunkt 240 K) ist amphiprotic (entweder Brønsted-Lowry acidic oder grundlegenden Charakter zeigend), und bildet Ammonium und die weniger allgemeinen amide Ionen ; sowohl amides als auch Nitrid Salze sind bekannt, aber zersetzen sich in Wasser. Einzeln, doppelt, dreifach und quadruply hat vertreten alkyl Zusammensetzungen von Ammoniak werden Amine genannt (vier Ersetzungen, um sich gewerblich und biologisch wichtige Vierergruppe-Amine zu formen, läuft auf einen positiv beladenen Stickstoff, und so einen wasserlöslichen, oder mindestens amphiphilic, Zusammensetzung hinaus). Größere Ketten, Ringe und Strukturen des Stickstoffs hydrides sind auch bekannt, aber sind allgemein nicht stabil.

Andere Klassen von Stickstoff-Anionen (negativ beladene Ionen) sind der giftige azides , die geradlinig sind und isoelectronic zum Kohlendioxyd, aber die zu wichtigen eisenhaltigen Enzymen im Körper gewissermaßen mehr Ähnlichkeitszyanid binden. Ein anderes Molekül derselben Struktur ist das farblose und relativ träge betäubende Gasstickoxyd (dinitrogen Monoxyd,), auch bekannt als Lachgas. Das ist eine einer Vielfalt von Stickstoff-Oxyden, die eine als NOx häufig abgekürzte Familie bilden. Stickstoffoxyd (Stickstoff-Monoxyd, NICHT), ist ein natürlicher freier Radikaler, der im Signal transduction sowohl in Werken als auch in Tieren zum Beispiel in vasodilation verwendet ist, indem er den glatten Muskel des Geäders veranlasst wird sich zu entspannen. Das rötliche und giftige Stickstoff-Dioxyd enthält ein allein stehendes Elektron und ist ein wichtiger Bestandteil des Smogs. Stickstoff-Moleküle, die allein stehende Elektronen enthalten, zeigen eine Tendenz zu dimerize (so die Elektronen paarweise anordnend), und sind im Allgemeinen, hoch reaktiv. Die entsprechenden Säuren sind salpetrige und Stickstoffsäure, mit den entsprechenden Salzen genannt nitrites und Nitrate.

Die höheren Oxyde dinitrogen Trioxid, dinitrogen tetroxide und dinitrogen pentoxide, sind nicht stabil und, eine Folge der chemischen Stabilität dessen explosiv. Fast jedes hypergolic Raketentriebwerk verwendet als das Oxydationsmittel; ihre Brennstoffe, verschiedene Formen von hydrazine, sind auch Stickstoffverbindungen. Diese Motoren werden auf dem Raumfahrzeug wie Raumfähre und diejenigen des Programms von Apollo umfassend verwendet, weil ihre Treibgase Flüssigkeiten bei der Raumtemperatur sind und Zünden auf dem Kontakt ohne ein Zünden-System vorkommt, viele genau kontrollierte Brandwunden erlaubend. Einige Boosterraketen wie der Koloss II und Ariane 1 bis 4 auch Gebrauch hypergolic Brennstoffe, obwohl die Tendenz weg von solchen Motoren für Kosten und Sicherheitsgründe ist. ist ein Zwischenglied in der Fertigung von Stickstoffsäure, einer von den wenigen Säuren, die stärker sind als hydronium und ein ziemlich starker Oxidieren-Agent.

Stickstoff ist für die Reihe explosiv nicht stabiler Zusammensetzungen bemerkenswert, die es erzeugen kann. Stickstoff triiodide ist ein äußerst empfindlicher Kontakt-Explosivstoff. Nitrocellulose, der durch nitration von Zellulose mit Stickstoffsäure erzeugt ist, ist auch bekannt als guncotton. Nitroglyzerin, das durch nitration des Glycerins gemacht ist, ist die gefährlich nicht stabile explosive Zutat des Dynamits. Das verhältnismäßig stabile aber weniger starke explosive Trinitrotoluol (TNT) ist der Standardexplosivstoff, gegen den die Macht von Kernexplosionen gemessen werden.

Stickstoff kann auch in organischen Zusammensetzungen gefunden werden. Allgemeiner Stickstoff funktionelle Gruppen schließt ein: Amine, amides, nitro Gruppen, imines, und enamines. Der Betrag des Stickstoffs in einer chemischen Substanz kann durch die Methode von Kjeldahl bestimmt werden.

Anwendungen

Stickstoff-Benzin hat eine Vielfalt von Anwendungen einschließlich der Portion als ein träger Ersatz für Luft, wo Oxydation unerwünscht ist;

• Als eine modifizierte Atmosphäre, die rein oder mit dem Kohlendioxyd gemischt ist, um die Frische von paketierten oder Hauptteil-Nahrungsmitteln (durch die Verzögerung der Ranzigkeit und anderen Formen des Oxidative-Schadens) zu bewahren
• In gewöhnlichen Glühglühbirnen als eine billige Alternative zu Argon.
• Die Produktion von elektronischen Teilen wie Transistoren, Dioden und integrierte Stromkreise
• Ausgetrocknet und unter Druck gesetzt, als ein dielektrisches Benzin für die Hochspannungsausrüstung
• Die Herstellung von rostfreiem Stahl
• Verwendet in militärischen Flugzeugskraftstoffsystemen, um Brandgefahr zu reduzieren, (sieh inerting System)
• Oben auf flüssigen Explosivstoffen als eine Sicherheitsmaßnahme
• Die Füllung selbstfahrend und Flugzeug wird wegen seiner Trägheit müde, und fehlen Sie von der Feuchtigkeit oder den oxidative Qualitäten im Vergleich mit Luft. Der Unterschied im N Inhalt zwischen Luft und reinem N ist 20%
• Verwendet als ein Treibgas für Draftwein, und als eine Alternative zu oder zusammen mit dem Kohlendioxyd für andere Getränke.

Stickstoff wird während Beispielvorbereitungsverfahren für die chemische Analyse allgemein verwendet. Es wird verwendet, um das Volumen von flüssigen Proben zu konzentrieren und zu reduzieren. Die Richtung eines unter Druck gesetzten Stroms der Stickstoff-Gassenkrechte zur Oberfläche der Flüssigkeit erlaubt dem Lösungsmittel zu verdampfen, während sie den solute (s) und unverdampftes Lösungsmittel hinten verlässt.

Stickstoff-Zisternen ersetzen auch Kohlendioxyd als die Hauptmacht-Quelle für paintball Pistolen. Stickstoff muss am höheren Druck behalten werden als CO, N Zisternen schwerer und teurer machend.

Bier von Nitrogenated

Stickstoff kann statt des Kohlendioxyds verwendet werden, um Fässchen von einigen Glas Bier, insbesondere stouts und britischem Ale wegen der kleineren Luftblasen unter Druck zu setzen, die es erzeugt, der das verteilte Bier glatter und berauschter macht. Ein Druck, den empfindliche Stickstoff-Kapsel bekannt allgemein als ein "Produkt" Stickstoff erlaubt, hat Glas Bier beauftragt, in Dosen und Flaschen paketiert zu werden.

Eine Mischung des Stickstoffs und Kohlendioxyds kann für diesen Zweck ebenso verwendet werden, um die Sättigung von Bier mit dem Kohlendioxyd aufrechtzuerhalten.

Flüssiger Stickstoff

Flüssiger Stickstoff ist eine kälteerzeugende Flüssigkeit. Am atmosphärischen Druck kocht es an 195.8 °C. Wenn isoliert, in richtigen Behältern wie Taschenflaschen von Dewar kann es ohne viel evaporative Verlust transportiert werden.

Wie Trockeneis ist der Hauptgebrauch des flüssigen Stickstoffs als ein Kühlmittel. Unter anderem wird es im cryopreservation des Bluts, Fortpflanzungszellen (Sperma und Ei), und andere biologische Proben und Materialien verwendet. Es wird in der klinischen Einstellung in cryotherapy verwendet, um Zysten und Warzen auf der Haut zu entfernen. Es wird in kalten Fallen für die bestimmte Laborausrüstung verwendet und Infrarotentdecker oder Röntgenstrahl-Entdecker abzukühlen. Es ist auch verwendet worden, um in einer Prozession gehende Haupteinheiten und andere Geräte in Computern abzukühlen, die überabgestoppt werden, und die mehr Hitze erzeugen als während der normalen Operation.

Anwendungen von Stickstoffverbindungen

Molekularer Stickstoff (N) in der Atmosphäre ist wegen seines starken Bandes relativ phasenfrei, und N spielt eine träge Rolle im menschlichen Körper, weder erzeugt noch zerstört. In der Natur wird Stickstoff in biologisch (und industriell) nützliche Zusammensetzungen durch den Blitz, und durch einige lebende Organismen, namentlich bestimmte Bakterien umgewandelt (d. h. Stickstoff-Befestigen-Bakterien — sehen Biologische Rolle unten). Molekularer Stickstoff wird in die Atmosphäre im Prozess des Zerfalls, im toten Werk und den Tiergeweben veröffentlicht.

Die Fähigkeit, sich zu verbinden, oder zu befestigen, ist molekularer Stickstoff ein Hauptmerkmal der modernen Industriechemie, wo Stickstoff und Erdgas in Ammoniak über den Prozess von Haber umgewandelt werden. Ammoniak kann abwechselnd direkt (in erster Linie als ein Dünger, und in der Synthese von nitrated Düngern), oder als ein Vorgänger von vielen anderen wichtigen Materialien einschließlich Explosivstoffe größtenteils über die Produktion von Stickstoffsäure durch den Prozess von Ostwald verwendet werden.

Die organischen und anorganischen Salze von Stickstoffsäure sind historisch als günstige Läden der chemischen Energie wichtig gewesen. Sie schließen wichtige Zusammensetzungen wie Kalium-Nitrat (oder Salpeter ein, der in Schießpulver verwendet ist) und Ammonium-Nitrat, ein wichtiger Dünger und Explosivstoff (sieh ANFO). Verschiedene andere nitrated organische Zusammensetzungen, wie Nitroglyzerin, Trinitrotoluol, und nitrocellulose, werden als Explosivstoffe und Treibgase für moderne Schusswaffen verwendet. Stickstoffsäure wird als ein Oxidieren-Agent in angetriebenen Raketen von Flüssigkeit verwendet. Hydrazine und hydrazine Ableitungen finden Gebrauch als Rakete-Brennstoffe und Monotreibgase. In den meisten dieser Zusammensetzungen, der grundlegenden Instabilität und Tendenz, zu brennen oder zu explodieren, wird aus der Tatsache abgeleitet, dass Stickstoff als ein Oxyd, und nicht als das viel stabilere Stickstoff-Molekül (N) da ist, der ein Produkt der Thermalzergliederung der Zusammensetzungen ist. Wenn Nitrate brennen oder explodieren, erzeugt die Bildung des starken dreifachen Bandes im N den grössten Teil der Energie der Reaktion.

Stickstoff ist ein Bestandteil von Molekülen in jeder Hauptrauschgift-Klasse in der Arzneimittellehre und Medizin. Wie man entdeckte, war Stickoxyd (NO) am Anfang des 19. Jahrhunderts ein teilweises Narkosemittel, obwohl es als ein chirurgisches Narkosemittel bis später nicht verwendet wurde. Genannt "Lachgas", es wurde fähig dazu gefunden, einen Staat der sozialen Enthemmungsähnlichkeitsbetrunkenheit zu veranlassen. Andere bemerkenswerte Stickstoff enthaltende Rauschgifte sind Rauschgifte ist auf Pflanzenalkaloide zurückzuführen gewesen, wie Morphium (dort bestehen viele Alkaloide, die bekannt sind, pharmakologische Effekten zu haben; in einigen Fällen erscheinen sie als natürliche chemische Verteidigung von Werken gegen den Raub). Rauschgifte, die Stickstoff enthalten, schließen alle Hauptklassen von Antibiotika und organischen Nitrat-Rauschgiften wie Nitroglyzerin und nitroprusside ein, die Blutdruck und Herzhandlung durch das Nachahmen der Handlung von Stickstoffoxyd regeln.

Biologische Rolle

Stickstoff ist ein wesentlicher Baustein von amino und Nukleinsäuren, die für das Leben auf der Erde notwendig sind.

Der elementare Stickstoff in der Atmosphäre kann direkt entweder von Werken oder von Tieren nicht verwendet werden, und muss zu einem reduzierten umgewandelt (oder 'befestigt' werden) Staat, um für höhere Werke und Tiere nützlich zu sein. Niederschlag enthält häufig wesentliche Mengen von Ammonium und Nitrat, vorgehabt, sich aus Stickstoff-Fixieren durch den Blitz und die anderen atmosphärischen elektrischen Phänomene zu ergeben. Das wurde zuerst von Liebig 1827 vorgeschlagen und später bestätigt. Jedoch, weil Ammonium durch den Waldbaldachin hinsichtlich des atmosphärischen Nitrats bevorzugt behalten wird, erreicht festester Stickstoff die Boden-Oberfläche unter Bäumen als Nitrat. Boden-Nitrat wird durch Baumwurzeln hinsichtlich Boden-Ammoniums bevorzugt assimiliert.

Spezifische Bakterien (z.B, Rhizobium trifolium) besitzen nitrogenase Enzyme, die atmosphärischen Stickstoff befestigen können (sieh Stickstoff-Fixieren) in eine Form (Ammonium-Ion), der für höhere Organismen chemisch nützlich ist. Dieser Prozess verlangt einen großen Betrag der Energie und Bedingungen. Solche Bakterien können frei in Boden (z.B, Azotobacter) leben, aber normalerweise in einer symbiotischen Beziehung in den Wurzelknötchen von Hülsenwerken (z.B Klee, Trifolium, oder Sojabohne-Werk, Glycine max) bestehen. Stickstoff befestigende Bakterien sind auch mit mehreren Pflanzenarten ohne Beziehung wie Erlen (Alnus) spp symbiotisch. Flechten, Casuarina, Myrica, Leberblümchen und Gunnera.

Als ein Teil der symbiotischen Beziehung wandelt das Werk das 'feste' Ammonium-Ion zu Stickstoff-Oxyden und Aminosäuren um, um Proteine und andere Moleküle, (z.B, Alkaloide) zu bilden. Als Gegenleistung für den 'festen' Stickstoff verbirgt das Werk Zucker zu den symbiotischen Bakterien. Hülsenfrüchte erhalten einen anaerobic (Sauerstoff frei) Umgebung für ihre Stickstoff befestigenden Bakterien aufrecht.

Werke sind im Stande, Stickstoff direkt in der Form von Nitraten zu assimilieren, die in Boden von natürlichen Mineralablagerungen, künstlichen Düngern, Tierverschwendung oder organischem Zerfall (als das Produkt von Bakterien, aber nicht Bakterien da sein können, die spezifisch mit dem Werk vereinigt sind). Auf diese Mode vertiefte Nitrate werden zu nitrites durch das Enzym-Nitrat reductase umgewandelt, und dann zu Ammoniak durch genannten nitrite eines anderen Enzyms reductase umgewandelt.

Stickstoffverbindungen sind grundlegende Bausteine in der Tierbiologie ebenso. Tiere verwenden Stickstoff enthaltende Aminosäuren von Pflanzenquellen als Ausgangsmaterialien für die ganze Stickstoffverbindungstierbiochemie, einschließlich der Fertigung von Proteinen und Nukleinsäuren. Pflanzenfütternde Kerbtiere sind vom Stickstoff in ihrer Diät abhängig, solch, dass das Verändern des Betrags von auf ein Werk angewandtem Stickstoff-Dünger die Fortpflanzungsrate des Kerbtier-Fütterns mit fruchtbar gemachten Werken betreffen kann.

Auflösbares Nitrat ist ein wichtiger Begrenzungsfaktor im Wachstum von bestimmten Bakterien in Ozeanwasser. In vielen Plätzen in der Welt laufen künstliche auf Getreide-Länder angewandte Dünger, um Erträge zu vergrößern, auf Entscheidungslauf-Übergabe des auflösbaren Stickstoffs zu Ozeanen an Flussmündern hinaus. Dieser Prozess kann auf eutrophication des Wassers hinauslaufen, wie Stickstoff-gesteuert, entleert Bakterienwachstum Wassersauerstoff zum Punkt, dass alle höheren Organismen sterben. Wohl bekannte "tote" Zonengebiete in der amerikanischen Golfküste und dem Schwarzen Meer sind wegen dieses wichtigen Beschmutzen-Prozesses.

Viele Salzwasserfische verfertigen große Beträge von trimethylamine Oxyd, um sie vor den hohen osmotischen Effekten ihrer Umgebung zu schützen; die Konvertierung dieser Zusammensetzung zu dimethylamine ist für den frühen Gestank im unfrischen Salzwasserfisch verantwortlich. In Tieren, freies radikales Stickstoffoxyd (NO) (ist auf eine Aminosäure zurückzuführen gewesen), Aufschläge als ein wichtiges Durchführungsmolekül für den Umlauf.

Tiermetabolismus dessen läuft NICHT auf Produktion von nitrite hinaus. Der Tiermetabolismus des Stickstoffs in Proteinen läuft im Allgemeinen auf Ausscheidung des Harnstoffs hinaus, während der Tiermetabolismus von Nukleinsäuren auf Ausscheidung des Harnstoffs und der Harnsäure hinausläuft. Der charakteristische Gestank des Tierfleisch-Zerfalls wird durch die Entwicklung der langen Kette, Stickstoff enthaltenden Amine, wie putrescine und cadaverine verursacht, die Durchbruchsprodukte der Aminosäuren ornithine und lysine beziehungsweise in verfallenden Proteinen sind.

Der Zerfall von Organismen und ihren Abfallprodukten kann kleine Beträge des Nitrats erzeugen, aber der grösste Teil des Zerfalls gibt schließlich Stickstoff-Inhalt in die Atmosphäre als molekularer Stickstoff zurück. Der Umlauf des Stickstoffs von der Atmosphäre, zu organischen Zusammensetzungen, dann zurück zur Atmosphäre, wird den Stickstoff-Zyklus genannt.

Sicherheit

Die schnelle Ausgabe von Stickstoff-Benzin in einen beiliegenden Raum kann Sauerstoff versetzen, und vertritt deshalb eine Erstickungsgefahr. Das kann mit wenigen Warnungssymptomen geschehen, da der menschliche Karotiskörper ein relativ langsamer und ein schlechter niedriger Sauerstoff (Hypoxie) Abfragungssystem ist. Ein Beispiel ist kurz vor dem Start der ersten Raumfähre-Mission 1981 vorgekommen, als zwei Techniker Bewusstsein verloren haben (und einer von ihnen ist gestorben), nachdem sie in einen Raum spazieren gegangen sind, der in der Beweglichen Abschussvorrichtungsplattform von Pendelbus gelegen ist, die mit dem reinen Stickstoff vorsichtshalber gegen das Feuer unter Druck gesetzt wurde. Die Techniker wären im Stande gewesen, über das Zimmer zu herrschen, wenn sie frühe Symptome vom Stickstoff-Atmen erfahren hätten.

Wenn eingeatmet, am hohen teilweisen Druck (mehr als ungefähr 4 Bar, die an Tiefen unter ungefähr 30 M im Scubatauchen gestoßen ist), beginnt Stickstoff, als ein betäubender Agent zu handeln. Es kann Stickstoff-Narkose, einen vorläufigen halbbetäubten Staat der geistigen Schwächung verursachen, die dem ähnlich ist, das durch Stickoxyd verursacht ist.

Stickstoff löst sich auch im Blutstrom und den Körperfetten auf. Schnelle Dekompression (insbesondere im Fall vom etlichen Steigen zu schnell oder Astronauten, die zu schnell vom Jagdhaus-Druck bis Raumanzug-Druck dekomprimieren), kann zu einer potenziell tödlichen Bedingung genannt Dekompressionskrankheit führen (früher bekannt als die Caisson-Krankheit oder die Kurven), wenn sich Stickstoff-Luftblasen im Blutstrom, den Nerven, den Gelenken und den anderen empfindlichen oder lebenswichtigen Gebieten formen. Anderes "träges" Benzin (jenes Benzin außer dem Kohlendioxyd und Sauerstoff) verursacht dieselben Effekten von aus ihnen zusammengesetzten Luftblasen, so kann der Ersatz des Stickstoffs im Atmen von Benzin Stickstoff-Narkose verhindern, aber verhindert Dekompressionskrankheit nicht.

Der direkte Hautkontakt mit dem flüssigen Stickstoff wird strenge Erfrierung (kälteerzeugende "Brandwunden") verursachen. Das kann fast sofort auf dem Kontakt, oder nach einer Sekunde oder mehr abhängig von der Form des flüssigen Stickstoffs geschehen. Seien Sie sperrig flüssiger Stickstoff verursacht das weniger schnelle Einfrieren als ein Spray des Stickstoff-Nebels (solchen, der verwendet wird, um bestimmtes Hautwachstum in der Praxis der Dermatologie einzufrieren). Die durch Stickstoff-eingeweichte Materialien zur Verfügung gestellte Extrafläche ist auch, mit der eingeweichten Kleidung oder Baumwolle wichtig, die viel schnelleren Schaden verursacht als ein Sturz von direkter Flüssigkeit zur Haut. Der volle "Kontakt" zwischen der nackten Haut und den großen gesammelten Tröpfchen oder den Lachen des flüssigen Stickstoffs kann seit einer Sekunde oder zwei, durch eine Schicht verhindert werden, Benzin von der Wirkung von Leidenfrost zu isolieren. Das kann die Haut geben eine Sekunde des Schutzes vor dem Stickstoff stapelt Flüssigkeit auf. Jedoch umgeht flüssiger Stickstoff, der auf die Haut in Nebeln, und auf Stoffen angewandt ist, diese Wirkung, und verursacht lokale Erfrierung sofort.

Sauerstoff-Sensoren werden manchmal als eine Sicherheitsvorsichtsmaßnahme verwendet, wenn man mit dem flüssigen Stickstoff arbeitet, um Arbeiter von Gasstürzen in einen beschränkten Raum zu alarmieren.

Siehe auch

• Reaktive Stickstoff-Arten

Weiterführende Literatur

Links

• Etymologie des Stickstoffs
• Warum hohe Stickstoff-Dichte in Explosivstoffen?
• WebElements.com - Stickstoff
• Es ist - Stickstoff elementar
• Chemie in seinem Element podcast (MP3) von der Königlichen Gesellschaft der Chemie-Welt der Chemie: Stickstoff
• Gemeinschaftsuniversität des Schenectady County - Stickstoff
• Stickstoff N2 Eigenschaften, Gebrauch, Anwendungen
• Das Berühren von Verfahren für den flüssigen Stickstoff
• Materielle Sicherheitsdatenplatte