Stickstoff 13:12 min

Textversion des Videos

Transkript Stickstoff

Guten Tag und herzlich willkommen. In diesem Video geht es um das chemische Element Stickstoff. Der Film gehört zur Reihe Elemente. Als Vorkenntnisse solltest du die Schulchemie bis mindestens Basen, Säuren, Salze gut beherrschen. Im Film möchte ich dir einen Übersicht über das chemische Element Stickstoff und seine Verbindungen geben. Der Film besteht aus 9 Abschnitten: 1. Entdeckung 2. Vorkommen 3. Stellung im Periodensystem der Elemente 4. Eigenschaften 5. Reaktionen 6. Bedeutung für die Pflanzen 7. Verbindungen 8. Verwendung 9. Zusammenfassung   1. Entdeckung Schon im Mittelalter kannte man Stickstoffverbindungen, Nitrate und Ammoniumsalze. Die Entdeckung gelang 1771 dem schwedischen Chemiker Carl Wilhelm Scheele. 1774 wurde Ammoniak entdeckt, und zwar vom Briten Priestley.   2. Vorkommen In der Erdatmosphäre kommt Stickstoff in großen Mengen vor, und zwar zu 78 Volumenprozent. In der gesamten Erdhülle ist Stickstoff seltener mit 0,03% anzutreffen. In fester Form, in Salzen finden wir Stickstoff hauptsächlich in Form von Salpeter. Eine Sorte Salpeter ist Chilesalpeter, er hat die Formel NaNO3, Natriumnitrat. Die 2. Sorte ist Kalisalpeter, Formel KNO3, Kaliumnitrat. Beim Stickstoff wird häufig vergessen, dass er auch ein wichtiger Bestandteil des Lebens ist, er ist in Proteinen und in der DNA enthalten.   3. Stellung im Periodensystem der Elemente Im Periodensystem der Elemente befindet sich der Stickstoff an dieser Stelle. Stickstoff ist ein Element der 5. Hauptgruppe, er ist ein typisches Nichtmetall. Sein chemisches Symbol kennt ihr schon, es ist N. Als Element kommt er immer als 2-Atomiges-Molekül vor, daher schreiben wir auch in Reaktionen N2. Stickstoff hat in Verbindungen viele Oxidationszahlen: Sie reichen von -3 bis +5.   4. Eigenschaften Stickstoff ist ein Gas. Dieses Gas ist farblos und geruchslos. Stickstoff ist recht reaktionsträge. Seine Dichte ist etwas geringer, als die Dichte von Luft. Die Dichten haben zueinander ein Verhältnis von 28/29. Stickstoff schmilzt bei -210 °C und siedet bei -196 °C. Er ist wenig wasserlöslich, nur 23 ml lösen sich in einem Liter Wasser bei 0°C.   5. Reaktionen Wir haben bereits gehört, dass Stickstoff sehr träge ist. Für den Zerfall des Stickstoffmoleküls in die Atome benötigt man eine hohe Energie, 940 kj/mol. Dennoch gibt es Möglichkeiten den Stickstoff zur Reaktion zu bringen. Bei erhöhten Temperaturen reagiert er mit Magnesium, es entsteht Magnesiumnitrid Mg3N2. Mit Kalziumcarbid entsteht Kalkstickstoff CaCN2. Mit Wasserstoff bildet sich unter bestimmten Bedingungen mit Katalysator Ammoniak NH3. Man kann sogar Stickstoff zum Brennen bringen. Mit Sauerstoff bildet er das Monoxid NO, dafür allerdings bedarf es eines Blitzes oder des Vergasers eines Autos. Schöner Szenenabschluss. Was gibt es noch zu verbessern? Ja, richtig Stickstoff taucht in der Natur nicht atomar auf, sondern immer als Molekül N2.   6. Bedeutung für die Pflanzen Man kann versuchen eine Pflanze mit dem Stickstoff aus der Luft zu füttern, doch sie wird nur wenig Freude daran haben, sie kann ihn nicht verarbeiten. Doch viele kleine Helfer unterstützen den Stickstoff in die geeigneten Formen umzuwandeln. Als 1. wären die Knöllchenbakterien zu nennen, als weiteres sind das frei lebende Mikroorganismen Azotobacter und Cyanobakterien. Auch Gewitter haben wir gehört, können den Stickstoff umwandeln. Die Ammoniaksynthese liefert riesige Mengen an Dünger. Und schließlich werden in diesem Zusammenhang selbst Autoabgase nützlich. Welche verwertbaren Formen des Stickstoffs erhält man? Die Knöllchenbakterien liefern Ammoniumionen NH4+, die Mikroorganismen binden den Stickstoff in Eiweiße ein, beim Gewitter entstehen Stickstoffoxide NOx, es bildet sich Salpetersäure HNO3 und schließlich erhält die Pflanze wichtige Nitrate NO3-. Bei Autoabgasen ohne Katalysator verhält es sich ähnlich wie beim Gewitter. Aus Ammoniak wird Salpetersäure hergestellt, aus Ammoniak wiederum gewinnt man Ammoniumionen NH4+ und aus der Salpetersäure Nitrationen NO3-, alles wunderbare Dünger und unsere Pflanze kann wachsen und gedeihen.   7. Verbindungen Ammoniak NH3. Industriell wird die Ammoniaksynthese nach dem Haber-Bosch-Verfahren durchgeführt, im Laboratorium kann man Ammoniak durch Hydrolyse von Magnesiumnitrid gewinnen. In Wasser beginnt der Ammoniak basisch, es ergibt sein ein pH-Wert von >7. Durch Reaktion von Ammoniak durch Chlorwasserstoff entsteht ein Salz, bei dem weißen Nebel auf diesem Bild handelt es sich um Ammoniumchlorid, man nennt es auch Salmiak. Salmiak verleiht den Salmiakpastillen den sauren Geschmack. Salmiak wird industriell weiterverarbeitet zu Salpetersäure und verschiedenen Chemikalien sowie Endprodukten. Stickstoff in gebundener Form findet man überall in der organischen Synthese. Ein Reagenz ist der bereits besprochene Ammoniak, ganz wichtig ist die Salpetersäure, weniger bekannt, doch ganz ganz wichtig ist das Hydrazin. Auch ohne Hydroxylamin geht es nicht. Harnstoff ist Endprodukt und gleichzeitig Ausgangsstoff. Amine sind wichtige Synthesebausteine. Bei Nitromethan und Acetonitril handelt es sich um wertvolle Lösungsmittel. Pyridin ist Lösungsmittel oder eine Hilfsbase. Und als Letztes der Beispielreihe die Blausäure. Betrachten wir die Salpetersäure etwas näher. Man kann sie aus dem Natriumnitrat und konzentrierter Schwefelsäure gewinnen, es entsteht Salpetersäure HNO3. Industriell wird sie aus Ammoniak gewonnen, dabei wird in der 1. Stufe der Ammoniak oxidiert. Es entsteht das Stickstoffmonoxid NO. An der Luft reagiert es spontan zum Dioxid NO2. Mit Wasser und Sauerstoff entsteht schließlich Salpetersäure 4HNO3. Salpetersäure ist stark oxidierend, sie greift Kupfer und Silber an. Sie ist eine starke Säure, ihre Salze sind die Nitrate, zum Beispiel Natriumnitrat NaNO3. Salpetrige Säure HNO2. Sie ist unbeständig, rein zerfällt sie. Für Reaktionen stellt man sie "in situ" her, das heißt, man produziert sie und sie reagiert gleich weiter. Das gelingt, in dem man Natriumnitrit mit Salzsäure reagieren lässt. Man verwendet die Säure für die Azokupplung für die Herstellung von Azofarbstoffen, außerdem ist sie Bestandteil des Pökelsalzes.   8. Verwendung Wofür wird elementarer Stickstoff, das heißt, das Stickstoffgas, verwendet? Aus Sicherheitsgründen werden Flugzeugreifen damit befüllt. Stickstoff gilt als Schutzgas beim Schweißen. In Getränkezapfanlagen wird er dem Kohlenstoffdioxid beigemischt, weil er weniger schäumt. Stickstoff siedet sehr niedrig und findet daher Verwendung in der Kältetechnik. Zum Schluss noch einige wichtige Verwendungsmöglichkeiten für Stickstoffverbindungen. Ganz wichtig und an 1. Stelle sind die Düngemittel zu nennen. Pökelsalz ist ein Gemisch aus Natriumnitrat und Natriumnitrit. Gewisse Stickstoffverbindungen sind Sprengstoffe. Für die Flüssigkristallbildschirme benötigt man Stickstofftrifluorid NF3. Für die Narkose verwendet man Distickstoffmonoxid N2O, Lachgas. Ganz wichtige Lösungsmittel, wir haben sie schon kennengelernt, sind Nitromethan und Acetonitril. Das Element Stickstoff ist Bestandteil der Azofarbstoffe und des Farbstoffs Indigo.   9. Zusammenfassung Das chemische Element Stickstoff und die Stickstoffverbindungen sind unbedingter Bestandteil von Natur und Gesellschaft. Ich hoffe, es hat euch ein bisschen Freude bereitet. Ich wünsche euch alles Gute! Auf Wiedersehen!

Informationen zum Video
4 Kommentare
  1. 001

    Gern geschehen.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor etwa 2 Jahren
  2. Wp 000233

    Danke!!

    Von Juliane Viola D., vor etwa 2 Jahren
  3. 001

    Lebensluft - Wenn man ein Tier in eine Atmosphäre mit wenig Sauerstoff gab, verlor es das Bewusstsein oder starb sogar. Sauerstoff braucht man also, um leben zu können.
    Stickluft - In einer Stickstoffatmosphäre ersticken Menschen und Tiere. Daher der Name.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor etwa 4 Jahren
  4. Default

    hallo.
    ich finde nirgendswo was zu meinen fragen,
    vel. könntest du mir ja helfen.
    hier sind sie
    -->
    warum wurde sauerstoff früher als "lebensluft" bezeichnet .?

    und :

    warum wurde stickstoff früher als "Stickluft" bezeichnet .?

    Von N.K., vor etwa 4 Jahren