Chemisches Element · Referenzseite

Stickstoff

Stickstoff ist Element 7 (N) in Periode 2, Gruppe 15 und im p-Block. Bei Raumtemperatur ist der Referenzzustand gasförmig. Die Elektronenkonfiguration lautet [He] 2s2 2p3.

Ordnungszahl7

Standard-Atomgewicht[14.00643, 14.00728]

Gruppe15

Periode2

Blockp

Elektronenkonfiguration[He] 2s2 2p3

Elektronenstruktur

Was seine Chemie bestimmt

Stickstoff besitzt fünf Valenzelektronen. Er kann drei kovalente Bindungen bilden, Mehrfachbindungen eingehen und in sehr unterschiedlichen Oxidationsstufen auftreten.

Die Konfiguration [He] 2s2 2p3 hilft sowohl die außergewöhnliche Stabilität von N₂ mit seiner Dreifachbindung als auch die Vielfalt von Ammoniak, Nitraten und organischen Stickstoffverbindungen zu verstehen.

Chemische Formen

Verbindungen, Ionen und Materialien

Elementarer Stickstoff liegt als N₂ vor, einem sehr stabilen Molekül. Zu seinen wichtigen Verbindungen gehören Ammoniak, Nitrate, Nitrite, Stickoxide und zahlreiche organische Stickstoffverbindungen.

Physikalisches Verhalten

Aggregatzustand und Phasenübergänge

Der Referenzzustand von Stickstoff bei Raumtemperatur ist gasförmig. Zu den angegebenen Stoffdaten gehören Dichte: 1.251 g/L; Schmelzpunkt: 63.17 K (-210.0 °C); Siedepunkt: 77.36 K (-195.8 °C). Messwerte können von Reinheit, Druck, Kristallstruktur oder allotroper Form abhängen.

Vorkommen und Anwendungen

Wo Stickstoff vorkommt und wofür es verwendet wird

Stickstoff kommt in natürlichen Rohstoffen, Mineralen oder chemischen Verbindungen vor und wird technisch unter anderem in Bereichen wie Die Atmosphäre, Düngemittelherstellung und Kryotechnik eingesetzt.

In der Praxis

Konkrete Anwendungsbeispiele

Die Atmosphäre

Stickstoff ist ein wichtiger Bestandteil der Erdatmosphäre und beeinflusst dort chemische Kreisläufe sowie physikalische Eigenschaften der Luft.

Düngemittelherstellung

Stickstoff ist Bestandteil der Chemie von Düngemitteln oder von industriellen Prozessen, mit denen pflanzenverfügbare Nährstoffe hergestellt werden.

Kryotechnik

Stickstoff wird bei sehr niedrigen Temperaturen als Kühlmittel, Arbeitsfluid oder Material mit besonderen kryogenen Eigenschaften eingesetzt.

Position im Periodensystem

Was die Nachbarelemente zeigen

Stickstoff steht in Periode 2, Gruppe 15 und im p-Block. Im dargestellten Ausschnitt liegen links davon Kohlenstoff; rechts davon Sauerstoff, Silicium. Solche Vergleiche zeigen, welche Eigenschaften sich innerhalb einer Periode oder Gruppe regelmäßig verändern und welche Besonderheiten das Element selbst besitzt.

Referenzdaten

Physikalische und atomare Eigenschaften

KlassifikationNichtmetall

Aggregatzustand bei RaumtemperaturGasförmig

Elektronenschalen2 · 5

Dichte1.251 g/L

Schmelzpunkt63.17 K (-210.0 °C)

Siedepunkt77.36 K (-195.8 °C)

Pauling-Elektronegativität3.04

Erste Ionisierungsenergie1 402 kJ/mol

Elektronenaffinität—

Die Werte beziehen sich, soweit anwendbar, auf das Element oder das neutrale Atom. Stoffdaten können von allotroper Form, Druck, Reinheit und Messbedingungen abhängen.

Geschichte

Entdeckung und Identifizierung

Die Entdeckung beziehungsweise Identifizierung von Stickstoff wird mit Daniel Rutherford verbunden. Entdeckung, Isolierung einer reinen Probe und Einordnung über die moderne Ordnungszahl erfolgten historisch nicht immer im selben Schritt.

Isotope und Atomgewicht

Wie die Isotopenzusammensetzung die Zahlen verändert

Das Standard-Atomgewicht wird als Intervall [14.00643, 14.00728] angegeben. Natürliche Isotopenverhältnisse können zwischen Proben leicht schwanken; eine einzelne Dezimalzahl würde diese reale Variation verdecken.

Isotope von Stickstoff besitzen dieselbe Protonenzahl, unterscheiden sich aber in der Zahl der Neutronen. Dadurch ändern sich Atommasse und bei radioaktiven Isotopen auch Kernstabilität und Halbwertszeit.

Sicherheit

Umgang und Exposition

Gasförmiges Stickstoff muss nicht chemisch giftig sein, kann aber in geschlossenen Räumen Sauerstoff verdrängen. Bei größeren Mengen sind Lüftung und Sauerstoffüberwachung wichtig.