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Stickstoffmonoxid, NO

Darstellung: Stickstoffmonoxid, NO, ist eine stark endotherme Verbindung und lässt sich daher nur bei sehr hohen Temperaturen im elektrischen Lichtbogen (5000 °C) aus den Elementen erzeugen:

N2+ O2 2NO

Die Luftverbrennung war früher ein großtechnisches Verfahren zur Darstellung von Salpetersäure. Heute erfolgt die technische Erzeugung von NO zur Salpetersäure-Gewinnung im Rahmen des Ostwald-Verfahrens durch katalytische Verbrennung von Ammoniak:

4NH3+ 5O2 4NO+ 6H2O

Im Labor lässt sich Stickstoffmonoxid durch Reduktion von verdünnter Salpetersäure mit Kupfer erhalten:

8HNO3+ 3Cu 3Cu(NO3)2+ 4H2O+ NO

Die Bildung von NO durch Reduktion von Nitrat mit Eisen(II)-Ionen in schwefelsaurer Lösung ist die Grundlage für den qualitativen Nachweis von Nitrat (Ringprobe):

3Fe2++ NO3+ 4H+ NO+ Fe3++ 2H2O

Große Mengen NO fallen infolge der hohen Temperaturen auch im Verbrennungsraum von Automotoren an. Aufgabe des geregelten Dreiwege-Katalysators ist es, das Gas z.B. durch Reaktion mit ebenfalls anfallendem Kohlenmonoxid, CO, weitgehend in Stickstoff, N2, zu überführen:

2CO+ 2NO N2+ 2CO2

Stickstoffoxid ist ein farbloses, paramagnetisches, giftiges Gas, das bei Berührung mit Luft sofort braune Dämpfe von NO2 bildet:

2NO+ O2 2NO2

NO zählt, wie auch NO2, zu den wenigen Hauptgruppen-Oxiden mit ungerader Elektronenzahl (Radikal). Entsprechend der MO-Theorie ergibt sich für das Stickstoffmonoxid eine Bindungsordnung von 2,5.

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Abb.1
MO-Schema für das NO-Molekül

Durch die Abgabe des Elektrons aus dem antibindenden π-Molekülorbital entsteht das Nitrosylkation, NO+, mit einer Dreifachbindung zwischen Stickstoff und Sauerstoff. Es ist damit isoelektronisch mit N2 oder Kohlenmonoxid, CO.

Abb.2
Stickstoffmonoxids, NO
Abb.3
Nitrosylkations, NO+

Verschiedene ionische Nitrosyl-Verbindungen, wie z.B. das Hydrogensulfat, [NO][HSO4], oder das Perchlorat, [NO][ClO4], sind bekannt.

Das Dimerisierungsgleichgewicht zwischen NO und N2O2 liegt trotz des Radikalcharakters von NO bei Raumtemperatur ganz auf Seiten des NO:

2NO N2O2

Erst im flüssigen und festen Zustand ist Stickstoffmonoxid weitgehend zu diamagnetischem Distickstoffdioxid, N2O2, dimerisiert.

Durch starke Oxidationsmittel, z.B. Chromat oder Permanganat, wird NO in saurer Lösung zu Salpetersäure oxidiert, von Reduktionsmitteln in Stickstoff oder Ammoniak überführt.