Stikstof

koolstof   stikstof   suurstof   N P       Volledige tabel
Algemeen
Naam, Simbool, Nommer	Stikstof, N, 7
Chemiese reeks	nie-metale
Groep, Periode, Blok	15 (VA), 2 , p
Digtheid, Hardheid	1.2506 kg/m3(273K), NA
Voorkoms	kleurloos
Atoomeienskappe
Atoommassa	14.0067 ame
Atoomradius (bereken.)	65 (56) pm
Kovalente radius	75 pm
van der Waalsradius	155 pm
Elektronkonfigurasie	[He]2s22p3
e- per energievlak	2, 5
Oksidasietoestande (Oksied)	±3,5,4,2 (sterk suur)
Kristalstruktuur	heksagonaal
Fisiese eienskappe
Toestand van materie	gas
Smeltpunt	63.14 K (- 210 °C)
Kookpunt	77.35 K (-195.8 °C)
Molêre volume	13.54 ×10-6 m3/mol
Verdampingswarmte	2.7928 kJ/mol
Smeltingswarmte	0.3604 kJ/mol
Dampdruk	ND Pa teen __ K
Spoed van klank	334 m/s teen 298.15 K
Algemeen
Elektronegatiwiteit	3.04 (Paulingskaal)
Spesifieke warmtekapasiteit	1040 J/(kg*K)
Elektriese geleidingsvermoë	ND 106/(m·ohm)
Termiese geleidingsvermoë	0.02598 W/(m*K)
1e ionisasie potensiaal	1402.3 kJ/mol
2de ionisasie potensiaal	2856 kJ/mol
3de ionisasie potensiaal	4578.1 kJ/mol
4de ionisasie potensiaal	7475.0 kJ/mol
5de ionisasie potensiaal	9444.9 kJ/mol
6de ionisasie potensiaal	53266.6 kJ/mol
7nde ionisasie potensiaal	64360 kJ/mol
Mees stabiele isotope
iso NV halfleeftyd VM VE MeV VP 13N {sin.} 9.965 m e vangs 2.220 13C 14N 99.634% N is stabiel met 7 neutrone 15N 0.366% N is stabiel met 8 neutrone
SI eenhede & STD word gebruik tensy anders vermeld.

Stikstof (Latyn: Nitrogenium), is die chemiese element in die periodieke tabel met die simbool N en atoomgetal van 7. Dit is normaalweg 'n kleurlose, reuklose, smaaklose en meestal onaktiewe diatomiese nie-metaal gas. Stikstof beslaan ongeveer 78 persent van die Aarde se atmosfeer en is 'n bousteen van alle lewende weefsels. Stikstof vorm baie belangrike verbindings soos ammoniak, salpetersuur en sianiede.

Kenmerkende eienskappe

Stikstof is 'n nie-metaal met 'n elektronnegatiwiteit van 3.0. Dit het vyf elektrone in sy buitenste skil en kom dus in die trivalente vorm voor in die meeste verbindings. Suiwer stikstof is 'n onreaktiewe kleurlose diatomiese gas by kamertemperatuur en beslaan ongeveer 78.08% van die Aarde se atmosfeer. Dit kondenseer by 77 K en vries teen 63 K. Vloeibare stikstof is 'n algemene kriogeen.

Gebruike

Die grootste enkele kommersiële gebruik van stikstof is as 'n komponent in die vervaardiging van ammoniak deur middel van die Haber-proses. Ammoniak word op sy beurt gebruik vir kunsmis vervaardiging en om salpetersuur te vervaardig.

Stikstofgas word baie keer gebruik as 'n plaasvervanger vir suurstof, waneer oksidasie verkieslik nie moet plaasvind nie;

• Om die varsheid van verpakte kosse te bewaar
• In normale ligte, as 'n goedkoper alternatief vir argon
• Bo-op vloeibare plofstof as 'n veiligheidsmiddel
• Die vervaardiging van elektroniese komponente soos diode en transistor
• In weermagsvliegtuie om die gevaar van 'n brand te verminder
• In die maak van vlekvrye staal

Vloeibare stikstof word gebruik as verkoelingsmiddel vir die dompelvries en vervoer van voedselprodukte, vir die bewaring van lyke en voortplantingselle (sperm en eier), en vir die stabiele stoor van biologiese monsters. Dit word ook gebruik in die studie van kriogenie en dikwels in demonstrasies in wetenskaplike opvoeding. Vloeibare stikstof word geproduseer deur distillasie vanuit vloeibare lug.

Die soute van salpetersuur sluit 'n paar belangrike verbindings in soos byvoorbeeld kaliumnitraat of salpeter en ammoniumnitraat. Eersgenoemde verbinding is 'n bestandeel van buskruit en laasgenoemde van kunsmis. Genitreerde organiese verbindings soos nitrogliserien en trinitrotolueen is dikwels plofstowwe.

Salpetersuur word gebruik as 'n oksideermiddel in vloeibare brandstof aangedrewe vuurpyle. Hidrasien en derivate vind ook gebruik as vuurpylbrandstof.

Geskiedenis

Die ontdekking van Stikstof word algemeen toegeskryf aan Daniel Rutherford in 1772. Die feit dat daar 'n bestandeel van lug was wat nie verbranding onderhou het nie is welbekend gewees aan die laat 18de eeuse chemici. Stikstof is ook terselftertyd deur Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish en Joseph Priestley bestudeer.

Verbindings van stikstof was bekend in die Middeleeue. Die alchemiste het salpetersuur as aqua fortis geken. Die mengsel van salpeter- en soutsuur het bekend gestaan as aqua regia, wat bekend was vir sy vermoë om goud op te los.

Voorkoms

Stikstof is die grootste enkele bestandeel van die aarde se atmosfeer (78.1% op 'n volumebasis en 75.5% op 'n massabasis) en word vir industriële doeleindes herwin deur die fraksionele distillasie van vloeibare lug.

Stowwe wat hierdie element bevat is in die buiteruim waargeneem. Stikstof-14 word geskep tydens die kernfusie proses in sterre. Stikstof maak 'n groot deel uit van diere reste (byvoorbeeld ghwano) gewoonlik in die vorm van ureum, uriensuur en verbindings van hierdie stikstofbevattende verbindings.

Dit is al 'n geruime tyd bekend dat molekulêre stikstof in Titaan se atmosfeer voorkom en is in interstellêre ruimte deur David Knauth en mede-werkers opgespoor deur van die Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer gebruik te maak.

Verbindings

Die mees algemene hidried van stikstof is ammoniak (NH₃) met hidrasien (N₂H₄) as 'n ander bekende dog skaarsser hidried. Ammoniak is meer alkalies as water en los daarin op om ammonium ione (NH₄⁺) te vorm. Vloeibare ammoniak is effe amfiproties en vorm ammonium en amied ione (NH₂^-); beide amied en nitried (N^3-) soute is bekend, maar hulle ontbind in water. Enkel en dubbel gesubstitueerde verbindings van ammoniak word amiene genoem. Groter kettings, ringe en strukture van stikstof hidriede is ook bekend maar is onstabiel.

Ander klasse van stikstof anione is aziede (N₃^-), wat lineêr is en iso-elektronies ten opsigte van koolstofdioksied. 'n Ander molekuul met dieselfde struktuur is distikstofmonoksied (N₂O), meer algemeen bekend as laggas. Hierdie is een van verskeie oksied verbindings, waarvan die mees prominente een stikstofmonoksied (NO) en stikstofdioksied (NO₂), wat beide 'n ongepaarde elektron bevat. Laasgenoemde toon 'n geneigdheid om te dimeriseer en is 'n belangrik bestandeel van rookmis.

Die ander oksiede, distikstoftrioksied (N₂O₃) en distikstofpentoksied (N₂O₅), is egter redelik onstabiel en plofbaar. Die ooreenstemmende sure is nitroësuur (HNO₂) en salpetersuur (HNO₃), terwyl die ooreenstemmende soute nitriete en nitrate genoem word. Salpetersuur is een van die weinig sure wat sterker is as hidronium.

Biologiese rol

Stikstof is 'n noodsaaklike bousteen van aminosure en nukleoonsure wat stikstof onmisbaar maak vir lewe om te bestaan

Molekulêre stikstof in die lug kan nie direk deur plante, diere of mense gebruik word nie. Dit moet eers omgeskakel word na 'n ander vorm, soos ammonium of nitraat. Presipitasie bevat gewoonlik groot hoeveelhede nitrate, as gevolg van donderweer of ander elektriese aktiwiteite in die lug. Die grootste hoeveelheid stikstof wat die aarde se oppervlak bereik is hoofsaaklik in die vorm van nitrate. Nitrate in die grond word dan ook by voorkeur deur plante se wortels geabsorbeer in vergelyking met die ammonium in die grond. Peulgewasse soos die sojaboonplant kan stikstof direk uit die atmosfeer verkry omdat hulle wortels knolletjies het waar mikrobes gehuisves word. Die mikrobes kan die omskakeling na ammoniak bewerkstellig in 'n proses wat bekend staan as stikstoffiksasie. Die peulplant skakel daarna die ammoniak na stikstofoksiede en aminosure om waaruit proteïne vervaardig word.

Stikstof verbindings is een van die boustene in diere biologie. Aminosure van plante, wat stikstof bevat, speel 'n belangrike rol in diere, omdat dit help by die vervaardiging van proteïne en nukleoonsure.

Isotope

Daar bestaan twee stabiele isotope: N-14 en N-15. Die mees algemene isotoop by verre is N-14 (99.634%), wat geproduseer word in die KSS-siklus (Koolstof-Stikstof-Suurstof-siklus) in sterre. Die oorblywende isotoop is N-15. Van die tien isotope wat sinteties voorberei word het een 'n halfleeftyd van nege minute en die oorblywende isotope se halfleeftye is almal in die ordegrootte van sekondes of minder. Biologies bevorderde reaksies (d.w.s. Assimilasie, nitrifisering en denitrifisering) het 'n sterk invloed op die dinamika van stikstof in die grond. Hierdie reaksies is byna altyd geneig om N-15 verryking in die grond en 'n daarmee gepaardgaande verarming in die biologiese produk teweeg te bring.

Voorsorgmaatreëls

Stikstof los in 'n mens se bloedstroom op en 'n ligaamsvette. 'n Vinnige verandering in druk (veral by duikers wat te vinnig styg) kan tot 'n moontlik dodelike toestand lei. Dit gebeur as die stikstof borrels in die bloedstroom, senuwees, gewrigte en ander areas vorm.

Direkte vel kontak met vloeibare stikstof vir slegs 'n paar sekondes kan tot verkluiming lei. Dit hang egter as van die tipe stikstof, en die tipe manier waarop die kontak plaasvind. As 'n stikstof-deurweekte materiaal, soos katoen, in aanraking kom met die vel, is die gevolge erger as wanneer die die stikstof direk op die vel gemors word. As die stikstof direk op die vel val, word die vel beskerm deur die leidenfrost effek.

Nitraat kunsmis in die afloop van landerye af is 'n groot bron van grondwater- en rivierbesoedeling. Siano (-CN) bevattende verbindings vorm uiters giftige soute en is dodelik vir baie diere en vir alle soogdiere.

Sien ook

• Voedingstowwe
• Stikstofsiklus
• NOx

Verwysings

• Los Alamos National Laboratory ndash; Nitrogen

Eksterne skakels

• WebElements.com – Nitrogen
• EnvironmentalChemistry.com – Nitrogen
• It's Elemental – Nitrogen
• Schenectady County Community College – Nitrogen