Stikstof is een chemisch element dat in de natuur voorkomt in de vorm van een diatomisch gas, wat betekent dat het bestaat uit twee aan elkaar gebonden stikstofatomen (N₂). Het symbool op het periodiek systeem is "N", en het is de belangrijkste component van de atmosfeer van de aarde, die ongeveer 78% van zijn samenstelling uitmaakt. Dit maakt het het meest voorkomende gas in onze lucht. Veel mensen weten niet wat de stikstof eigenschappen.
Daarom gaan we dit artikel wijden om u te vertellen wat de belangrijkste eigenschappen van stikstof zijn, de kenmerken en het belang ervan.
hoofdkenmerken
Een fundamenteel kenmerk van stikstof is het reukloze en inerte karakter. Bij kamertemperatuur en normale drukomstandigheden is stikstof een kleurloos en smaakloos gas. Dit gebrek aan reactiviteit maakt het waardevol in veel industriële toepassingen, zoals koelen en conserveren van voedsel en materialen.
Hoewel stikstof essentieel is voor het leven op aarde, kan stikstof uit de lucht in zijn gasvorm niet rechtstreeks door levende organismen worden gebruikt. Om levende wezens van dit element te laten profiteren, moet het eerst worden omgezet in oplosbare en opneembare stikstofverbindingen. Dit gebeurt dankzij processen zoals stikstofbinding, waarbij bepaalde soorten bacteriën en planten stikstof uit de lucht kunnen omzetten in bruikbare vormen, zoals nitraten en eiwitten.
In industriële termen wordt vloeibare stikstof gebruikt in verschillende koeltoepassingen, zoals cryopreservatie van biologische monsters en warmtegevoelige materialen. Bovendien is stikstof een sleutelcomponent bij de productie van veel chemicaliën, waaronder kunstmest, die essentieel zijn voor het verbeteren van de landbouwproductiviteit.
Stikstof eigenschappen
Fysische eigenschappen van stikstof
Stikstof is een geurloos, kleurloos en smaakloos gas dat 78% uitmaakt van de lucht die we inademen. Het is een niet-metaal dat gasvormig is bij normale druk en temperatuur. Het smeltpunt is -210°C en het kookpunt is -195,79°C. Aan de andere kant heeft het een dichtheid van 1,25046 kg/m3 en is het geen goede geleider van elektriciteit of warmte.
stikstof isotopen
De stabiele isotopen van stikstof zijn 14N en 15N, waarbij de eerste veel meer voorkomt dan de laatste. Ook andere radioactieve isotopen zoals 12N, 13N, 16N en 17N zijn te vinden.
atomaire eigenschappen
- Atoomgewicht: 14,0067 amu (atomaire massa-eenheid)
- Atoomgetal: 7
- Symbool: N
- Atoomstraal: 56 uur (picometer)
- Oxidatietoestand: -3, +1, +2, +3, +4, +5
Stikstofaccumulatiestatus
In de natuur komt stikstof voor in gasvormige toestand. Echter, mensen zijn in staat geweest om deze toestand om te zetten in vloeistoffen en vaste stoffen door veranderingen in temperatuur en druk. Hoewel het meest prominente gebruik in vloeibare vorm is, is het vermeldenswaard dat vloeibare stikstof alleen voor specifieke doeleinden en met de nodige voorzorgsmaatregelen mag worden gebruikt. Door de zeer lage vloeistoftemperatuur kan het de huid beschadigen en koude brandwonden veroorzaken.
Hoe wordt het verkregen?
Stikstof kan uit verschillende bronnen worden verkregen, maar de meest gebruikelijke methode voor de productie ervan in grote hoeveelheden is via het proces van gefractioneerde destillatie uit lucht. De atmosfeer bevat een aanzienlijke concentratie stikstof in de vorm van diatomisch gas (N₂), samen met zuurstof, argon en andere gassen.
Het proces van het verkrijgen van stikstof begint met de compressie van atmosferische lucht. De perslucht wordt gekoeld door een koelsysteem, wat condensatie en de vorming van vloeistof veroorzaakt. Door een reeks destillatietorens ondergaat vloeibare lucht een fractionele scheiding op basis van zijn kookpunten.
Omdat stikstof een lager kookpunt heeft dan zuurstof en andere componenten van lucht, verdampt het eerder en concentreert het zich bovenaan in destillatietorens. Zo wordt gasvormige stikstof opgevangen en opgeslagen voor industrieel gebruik en gespecialiseerde toepassingen.
Naast gefractioneerde destillatie van lucht, er zijn andere methoden om stikstof in kleinere hoeveelheden of onder specifieke omstandigheden te verkrijgen. Zo kunnen bepaalde bacteriën en planten via biologische processen stikstof uit de lucht binden, wat gunstig is voor de verbetering van de bodemvruchtbaarheid en de landbouwproductiviteit.
Functies van stikstof in de natuur en de mens
Stikstof levert een belangrijke bijdrage aan het milieu: zonder dit element zou leven op aarde niet mogelijk zijn. Dit element maakt deel uit van de eiwitten en nucleïnezuren (DNA en RNA), het is dus een onderdeel van de basis van het leven.
Hoewel gasvormige stikstof overvloedig aanwezig is in de atmosfeer van de aarde, hebben planten moeite om het op deze manier op te nemen ze assimileren het als ammoniumionen of nitraten. Daarom zetten sommige bacteriën stikstof om in een vorm die planten kunnen opnemen, zodat dieren de planten kunnen opnemen en stikstof kunnen opnemen tijdens het proces.
Met andere woorden, bacteriën kunnen de grond niet omzetten in een vruchtbare basis voor planten zonder de aanwezigheid van stikstof. Daarom wordt aangenomen dat stikstof de levenscyclus van ecosystemen verstoort.
Onder de functies van stikstof voor mensen vinden we het volgende:
- Als conserveermiddel in verpakte levensmiddelen omdat stopt oxidatie.
- De bollen bevatten stikstof, dat beter beschikbaar is dan toen argon in het verleden werd gebruikt.
- Het wordt gebruikt in vloeibare explosieven om te voorkomen dat ze ontploffen.
- Het wordt gebruikt om elektronische onderdelen te maken, zoals transistors of geïntegreerde schakelingen.
- Het wordt gebruikt in vliegtuigbrandstof omdat het brandgevaar helpt voorkomen.
- vloeibare stikstof helpt bloed en bloedplaatjes te behouden.
- Het is aanwezig in bijna alle geconsumeerde medicijnen (stikstofoxide wordt gebruikt als verdovingsmiddel).
- Het wordt gebruikt om roestvrij staal te maken.
- Het wordt gebruikt bij de productie van kunstmest.
Hoe het het lichaam beïnvloedt
Het blijkt dat deze complexe stikstof niet zo gunstig is voor de gezondheid. Enkele van de belangrijkste functies zijn de volgende:
- Verminderde zuurstoftoevoer in het bloed.
- Vertraag de functie van de schildklier.
- Het zorgt ervoor dat vitamine A niet goed in het lichaam kan worden gefixeerd.
- Het bevordert de aanmaak van stoffen die nitrosaminen worden genoemd en die mutaties in cellen veroorzaken (kanker).
Ik hoop dat je met deze informatie meer te weten kunt komen over de eigenschappen van stikstof en zijn eigenschappen.