Stikstof
Inhoudsopgave
Wat is stikstof?
Stikstof (atoomnummer 7 en symbool N) is een smaakloos, geurloos en kleurloos chemische element. Uitgedrukt in volume bestaat de atmosfeer van de Aarde voor ongeveer 78,09% uit stikstof. Het is het op zes na meest voorkomende element in ons zonnestelsel en in ons sterrenstelsel. Wetenschappers denken dat stikstof het resultaat is van een fusiereactie tussen waterstof en koolstof. Deze fusie zou in supernova’s moeten plaatsvinden. Stikstof is een vluchtig element; de verbindingen er van komen op Aarde en in de atmosferen van manen en planeten die een atmosfeer hebben, vaak voor in de vorm van gassen.
Chemische gegevens
| Symbool | N |
| Volledige naam | Stikstof – nitrogenium |
| Atoomnummer | 7 |
| Atoommassa (g.mol-1) | 14,007 |
| Groep | niet-metalen |
| Elektronegativiteit (Pauling) | 3,0 |
| Dichtheid (g.cm-3 bij 20°C) | 1,25 * 10-3 |
| Smeltpunt (°C) | -210 |
| Kookpunt (°C) | -195,8 |
| Vanderwaalsstraal (nm) | 0,092 |
| Ionstraal (nm) | 0,171 (-1); 0,011 (+5); 0,016 (+3) |
| Isotopen | 2 |
| Elektronenconfiguratie | [He]2s2 2p3 |
| Eerste ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) | 1402 |
| Tweede ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) | 2856 |
| Derde Ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) | 4577 |
| Ontedekt door | Rutherford in 1772 |
Bohr-Rutherford diagram
By Pumbaa (original work by Greg Robson) – CC BY-SA 2.0 uk,
Isotopen
| Naam | Symbool | Atoommassa (u) | Abundantie (%) |
|---|---|---|---|
| Stikstof | 14 N | 14,003074 | 99,632 |
| 15 N | 15,000109 | 0,368 |
Radioactieve isotopen
| Symbool | Atoommassa (u) | Halfwaardetijd |
|---|---|---|
| 10 N | 10,041654 | 200 * 10-24 s |
| 11 N | 11,026091 | 550 * 10-24 s |
| 12 N | 12,018613 | 11,000 ms |
| 13 N | 13,005739 | 9,965 minuten |
| 16 N | 16,0061017 | 7,13 s |
| 17 N | 17,008450 | 4,173 s |
| 18 N | 18,014079 | 624 ms |
| 19 N | 19,017029 | 336 ms |
| 20 N | 20,023366 | 136 ms |
| 21 N | 21,027108 | 84 ms |
| 22 N | 22,034394 | 23 ms |
| 23 N | 23,04122 | 13,9 ms |
| 24 N | 24,05104 | < 52,0 ns |
| 25 N | 25,06066 | < 260 ns |
Spectra
Absorptiespectrum
Emissiespectrum
Toepassingen
Verschillende industrieel belangrijke stoffen bevatten stikstof. Dit zijn o.a. organische nitraten (zoals explosieven of brandstoffen),salpeterzuur, ammoniak en cyanides. Stikstof wordt o.a. gebruikt bij de productie van roestvast staal en elektronische onderdelen zoals geïntegreerde schakelingen, diodes en transistors. Gedroogd en onder druk wordt stikstof gebruikt bij apparatuur die een hoog voltage heeft. Als een gemodificeerde atmosfeer helpt het om voorverpakt voedsel vers te houden. Stikstof wordt gebruikt om het volume van monsters in vloeibare vorm te verminderen en te concentreren. Het oplosmiddel verdampt en laat het de rest in geconcentreerde vorm achter. Stikstof wordt gebruikt om vaten onder druk te zetten zoals bijvoorbeeld Britse bieren als ale en stout. Stikstofhoudende bieren worden verpakt in flessen en blik met behulp van een drukgevoelige stikstofcapsule. Een mengsel van koolstofdioxide en stikstof wordt gebruikt om het bier te verzadigen met koolstofdioxide.
Stikstof wordt veel gebruikt om er ammoniak mee te produceren. Ammoniak wordt weer gebruikt als grondstof voor explosieven, kunstmest en salpeterzuur. Oliemaatschappijen extraheren ruwe olie met behulp van stikstof onder hoge druk. Het element wordt ook gebruikt voor wetenschappelijke experimenten waarbij zeer lage temperaturen nodig zijn, voor diepkoeling en voor het conserveren van biologische samples. De mogelijkheid om stikstof te combineren met andere moleculen wordt in de chemische industrie veel toegepast. De anorganische en organische zouten van salpeterzuren bevatten chemische energie. Dit zijn stoffen zoals ammoniumnitraat en kaliumnitraat.
Ammoniumnitraat is een belangrijk explosief en kunstmest. Kaliumnitraat wordt gebruikt in buskruit. Andere nitraatverbindingen, waaronder nitrocellulose, trinitrotolueen en nitroglycerine worden gebruikt als brandstof en explosieven in moderne wapens. Hydrazinederivaten en hydrazine worden gebruikt als brandstof en raketbrandstof. In veel van deze verbindingen wordt de neiging om te exploderen en te branden veroorzaakt door het feit dat stikstof aanwezig is in de vorm van een oxide en niet als het meer stabiele stikstofmolecuul. Die laatste ontstaat als een product van de thermische ontleding van verbindingen. Als nitraten exploderen of branden vormen ze een driedubbele binding en dus produceren ze energie.
Menselijke activiteit heeft de natuurlijke aanbod van nitrieten en nitraten veranderd. Het uitgebreide gebruik van meststoffen is de belangrijkste reden voor de toevoeging van nitrieten en nitraten. Ze worden gebruikt als voedselconserveringsmiddel en ze ontstaan tijdens de productie van chemische stoffen. Dit veroorzaakt een toename van de stikstofconcentratie in het oppervlaktewater en het grondwater, en ook het niveau van de stikstof in het voedsel neemt sterk toe.
Stikstofverbindingen beïnvloeden het milieu door de samenstelling van bepaalde soorten te wijzigen. Nitraten hebben ook gevolgen voor de gezondheid van dieren en mensen. Voedingsmiddelen met een hoog gehalte aan stikstofverbindingen verminderen de hoeveelheid zuurstof die door het bloed wordt getransporteerd, wat ernstige gevolgen heeft voor het vee. Een hoge stikstofopname leidt tot een tekort aan vitamine A en veroorzaakt problemen in de schildklier. In de darmen en de maag van dieren vormen nitraten gevaarlijke kankerverwekkende verbindingen.
Toepassingen
Verschillende industrieel belangrijke stoffen bevatten stikstof. Dit zijn o.a. organische nitraten (zoals explosieven of brandstoffen),salpeterzuur, ammoniak en cyanides. Stikstof wordt o.a. gebruikt bij de productie van roestvast staal en elektronische onderdelen zoals geïntegreerde schakelingen, diodes en transistors. Gedroogd en onder druk wordt stikstof gebruikt bij apparatuur die een hoog voltage heeft. Als een gemodificeerde atmosfeer helpt het om voorverpakt voedsel vers te houden.
Stikstof wordt gebruikt om het volume van monsters in vloeibare vorm te verminderen en te concentreren. Het oplosmiddel verdampt en laat het de rest in geconcentreerde vorm achter. Stikstof wordt gebruikt om vaten onder druk te zetten zoals bijvoorbeeld Britse bieren als ale en stout. Stikstofhoudende bieren worden verpakt in flessen en blik met behulp van een drukgevoelige stikstofcapsule. Een mengsel van koolstofdioxide en stikstof wordt gebruikt om het bier te verzadigen met koolstofdioxide.
Stikstof wordt veel gebruikt om er ammoniak mee te produceren. Ammoniak wordt weer gebruikt als grondstof voor explosieven, kunstmest en salpeterzuur. Oliemaatschappijen extraheren ruwe olie met behulp van stikstof onder hoge druk. Het element wordt ook gebruikt voor wetenschappelijke experimenten waarbij zeer lage temperaturen nodig zijn, voor diepkoeling en voor het conserveren van biologische samples. De mogelijkheid om stikstof te combineren met andere moleculen wordt in de chemische industrie veel toegepast. De anorganische en organische zouten van salpeterzuren bevatten chemische energie. Dit zijn stoffen zoals ammoniumnitraat en kaliumnitraat. Ammoniumnitraat is een belangrijk explosief en kunstmest. Kaliumnitraat wordt gebruikt in buskruit. Andere nitraatverbindingen, waaronder nitrocellulose, trinitrotolueen en nitroglycerine worden gebruikt als brandstof en explosieven in moderne wapens. Hydrazinederivaten en hydrazine worden gebruikt als brandstof en raketbrandstof.
Gezondheid & Gevaar
In veel van deze verbindingen wordt de neiging om te exploderen en te branden veroorzaakt door het feit dat stikstof aanwezig is in de vorm van een oxide en niet als het meer stabiele stikstofmolecuul. Die laatste ontstaat als een product van de thermische ontleding van verbindingen. Als nitraten exploderen of branden vormen ze een driedubbele binding en dus produceren ze energie. Menselijke activiteit heeft de natuurlijke aanbod van nitrieten en nitraten veranderd. Het uitgebreide gebruik van meststoffen is de belangrijkste reden voor de toevoeging van nitrieten en nitraten.
Ze worden gebruikt als voedselconserveringsmiddel en ze ontstaan tijdens de productie van chemische stoffen. Dit veroorzaakt een toename van de stikstofconcentratie in het oppervlaktewater en het grondwater, en ook het niveau van de stikstof in het voedsel neemt sterk toe. Stikstofverbindingen beïnvloeden het milieu door de samenstelling van bepaalde soorten te wijzigen. Nitraten hebben ook gevolgen voor de gezondheid van dieren en mensen. Voedingsmiddelen met een hoog gehalte aan stikstofverbindingen verminderen de hoeveelheid zuurstof die door het bloed wordt getransporteerd, wat ernstige gevolgen heeft voor het vee. Een hoge stikstofopname leidt tot een tekort aan vitamine A en veroorzaakt problemen in de schildklier. In de darmen en de maag van dieren vormen nitraten gevaarlijke kankerverwekkende verbindingen.
