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Stickstoff

Verwendung

In elementarer Form kommt Stickstoff als inertes Schutzgas (Inertgas) zum Spülen von Behältern und Rohrleitungen oder als Schutzatmosphäre für leicht oxidierbare Substanzen, z.B. Metallschmelzen, sowie beim Schweißen, Löten, Glühen, Sintern, Härten und Verpacken zum Einsatz. Verflüssigter Stickstoff dient als Kühlmittel zur Erzielung tiefer Temperaturen oder zum Schnellgefrieren von Lebensmitteln, zur Gefriervermahlung weicher Materialien oder zur Konservierung biologischen Materials (Samen, Blut). Darüber hinaus ist Stickstoff Ausgangsstoff zur Herstellung von Chemikalien wie Ammoniak, Stickstoffoxiden, Salpetersäure, Cyaniden, Amidenoder Nitriden. Als komprimiertes Gas wird N2 in Stahlflaschen (Kennzeichnung: grün), als Flüssigkeit meist in doppelwandigen Kältebehältern, z.B. Dewar-Gefäßen, gehandelt bzw. transportiert.

Abb.1
N2 in der Stahlflasche
Abb.2
N2 im Dewar-Gefäß

Die Entnahme von Gas aus einer Hochdruckgasflasche.

Zahlreiche stickstoffhaltige Verbindungen finden in der Düngemittelindustrie Verwendung: Im natürlichen Stickstoffkreislauf entnehmen die Pflanzen den für ihre Eiweißsynthese notwendigen Stickstoff dem Boden in Form von Nitraten. Diese werden durch Nitrifikationsbakterien aus Ammoniak (Zersetzungsprodukt von tierischen und pflanzlichen Eiweißkörpern) gebildet. Bei intensiver landwirtschaftlicher Nutzung ist der natürliche Stickstoffvorrat im Boden bald erschöpft, weshalb geeignete Stickstoff-Verbindungen, wie Nitrate oder Ammoniakderivate (Ammoniumsalze, Harnstoff) in Form von Düngemitteln wieder zugeführt werden müssen.

Herstellung von Ammoniak

Ammoniak, NH3, wird industriell nach dem Haber-Bosch-Verfahren erzeugt, indem Wasserstoff und Stickstoff in Gegenwart eines Eisenkatalysators bei Drücken von 100 bis 1000 bar und Temperaturen von 400 bis 500 °C zur Reaktion gebracht werden:

N2+ 3H2 NH3

Einzelheiten zur Ammoniak-Synthese finden Sie in der Lerneinheit zu den Metallhaltige Katalysatoren .

Calciumcyanamid

Calciumcyanamid (Kalkstickstoff), CaCN2, wird technisch durch Überleiten von Stickstoff über Calciumcarbid, CaC2, bei 1000 °C synthetisiert. Infolge des beigemengten Kohlenstoffs fällt es als grauschwarzes Pulver an:

CaC2+ N2 CaCN2+ C

Kalkstickstoff wird vorwiegend als Düngemittel verwendet, da es im Boden unter Einwirkung von Feuchtigkeit und Bakterien über Harnstoff, CO(NH2)2, in Ammoniak,NH3, übergeht:

CaCN2+ 3H2O CaCO3+ 2NH3

Kalkstickstoff eignet sich als Dünger besonders für saure Böden, da sowohl das entstehende Calciumcarbonat als auch Ammoniak die Bodensäure neutralisieren.

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