Stikstof (element)

Werk in uitvoering Aan dit artikel wordt de komende uren of dagen nog gewerkt. Belangrijk: Laat dit sjabloon niet langer staan dan nodig is, anders ontmoedig je anderen om het artikel te verbeteren. De maximale houdbaarheid van dit sjabloon is twee weken na de laatste bewerking aan het artikel. Kijk in de geschiedenis of je het artikel kunt bewerken zonder een bewerkingsconflict te veroorzaken.

Werk in uitvoering Aan dit artikel wordt nog hard gewerkt.

Chemisch element
Vloeibaar stikstof
Naam	Stikstof / Nitrogenium (Latijn)
Latijn
Symbool	N
Atoomnummer	7
Soort	Gas
Kleur	Kleurloos
Smeltpunt	− 210 oC
Kookpunt	− 195,8 oC
Portaal Scheikunde

Stikstof is het chemisch element met het symbool N en atoomnummer 7. Bij kamertemperatuur is het een gas. Je kunt het niet ruiken, zien of proeven. Stikstof kun je heel koud maken. Dan wordt het vloeibaar. Je kunt het dan gebruiken om iets af te koelen. Stikstof is het lichtste lid van groep 15 van het periodiek systeem, vaak de pnictogenen genoemd. Het is een veel voorkomend element in het heelal, geschat op ongeveer een zevende deel van de totale 'sfeer' in de Melkweg en het zonnestelsel. De lucht die je dagelijks inademt bestaat (naast zuurstof) voor 78% uit stikstof.

Modellen van stikstof en enkele stikstofverbindingen

• 

  Di-stikstof molecuul, met 2 stikstof atomen

• 

  Amonium molecuul (NH₄), met 1 stikstof (blauw) en 4 waterstof (wit) atomen

• 

  Stikstof-mono-oxide molecuul (NO), met 1 stikstof (blauw) en 1 zuurstof (rood) atoom, een belangrijke neurotransmitter

• 

  Salpeterzuur-molecuul (HNO₃), met 1 waterstof (wit), 1 stikstof (blauw) en 3 zuurstof (rood) atomen

Geschiedenis

Het werd voor het eerst ontdekt en geïsoleerd (afgezonderd) door de Schotse arts Daniel Rutherford in 1772. Hoewel Carl Wilhelm Scheele en Henry Cavendish dit ongeveer tegelijkertijd onafhankelijk hadden gedaan, wordt aan Rutherford over het algemeen aangewezen als de ontdekker omdat zijn werk voor het eerst werd uitgebracht. De naam nitrogène werd in 1790 voorgesteld door de Franse chemicus Jean-Antoine-Claude Chaptal toen bleek dat stikstof ook aanwezig was in salpeterzuur en nitraten. Antoine Lavoisier stelde voor om in plaats daarvan de naam azote, van het oude Grieks: ἀζωτικός "geen leven" te gebruiken, omdat het een verstikkend gas is. Deze naam wordt in plaats van nitrogène gebruikt in vele talen, zoals Frans, Italiaans, Russisch, Roemeens, Portugees en Turks , en komt voor in de Engelse namen van sommige stikstofverbindingen zoals hydrazine, aziden en azoverbindingen.

Gebruik

Veel industrieel belangrijke verbindingen, zoals ammoniak, salpeterzuur, organische nitraten (drijfgassen en explosieven), en cyaniden (giffen), bevatten stikstof. De heel sterke drievoudige binding in elementaire stikstof (N≡N), de op één na sterkste binding in elk di-atomisch (twee-atomig) molecuul na koolmonoxide (CO), komt heel veel voor in de stikstofchemie. Dit veroorzaakt problemen voor zowel organismen (dieren en planten) en het bedrijfsleven. Het omzetten van deze vorm van di-atomisch N₂ in bruikbare verbindingen gaat namelijk lastig, maar betekent tegelijkertijd dat bij het verbranden, exploderen of ontbinden van stikstofverbindingen om stikstofgas te vormen, grote hoeveelheden vaak bruikbare energie vrijkomt. Synthetisch (kunstmatig samenvoegen) gemaakte ammoniak en nitraten zijn belangrijke industriële meststoffen, en kunstmest-nitraten zijn belangrijke verontreinigende stoffen die in waterzuiverings-installaties lastig te verwijderen zijn.

Biologie

Stikstof kringloop

Bij kamertemperatuur vormen twee atomen van het element stikstof dus een verbinding: di-stikstof. Dit is een kleurloos en reukloos twee-atomig gas met de formule N₂. Di-stikstof vormt ongeveer 78% van de atmosfeer van de aarde, waardoor het het meest voorkomende niet-gecombineerde chemische element is. Stikstof komt voor in alle organismen, voornamelijk in zogeheten aminozuren (en dus eiwitten), in de nucleïnezuren (DNA en RNA) en in het energie-overdrachts-molecuul adenosinetrifosfaat. Het menselijk lichaam bevat ongeveer 3% stikstof, het vierde meest voorkomende element in het lichaam na zuurstof, koolstof en waterstof. De stikstof-cyclus beschrijft de beweging van het element stikstof vanuit de lucht of atmosfeer, naar de biosfeer (omgeving voor mens, plant en dier) en organische verbindingen, en vervolgens terug naar de atmosfeer.

Afgezien van het gebruik in meststoffen (dierlijke mest en kunstmest) en energieopslag (batterij), is stikstof een bestanddeel van organische verbindingen. Die organische verbindingen komen in vele vormen voor: van Kevlar dat wordt gebruikt in sterk weefsel zoals kogelwerende vesten en cyanoacrylaat dat wordt gebruikt in superlijm. Stikstof is een bestanddeel van alle belangrijke geneesmiddelenklassen, inclusief antibiotica. Veel medicijnen zijn chemisch nagemaakte vormen van natuurlijke stikstofbevattende stoffen uit bijvoorbeeld planten. De organische nitraten nitroglycerine en nitroprusside regelen bijvoorbeeld je bloeddruk. Veel opmerkelijke stikstofbevattende medicijnen, zoals de natuurlijke cafeïne (uit de koffieboon) en morfine (opium- of papaverplant) of de synthetische amfetaminen (middel wat verlichting geeft bij astma en bronchitis, bloeddrukverhoger), werken in op de receptoren van dierlijke neurotransmitters. Dat zijn de uitsteeksels van zenuwcellen die vanuit of naar je lijf signalen doorgeven aan/van de hersenen.

Plaats in periodiek systeem

Periodiek systeem

1e 2e 3e 4e 5e 6e 7e 8e 9e 10e 11e 12e 13e 14e 15e 16e 17e 18e 1 → H He 2 → Li Be B C N O F Ne 3 → Na Mg Al Si P S Cl Ar 4 → K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As S e Br Kr 5 → Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 6 → Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 7 → Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og ↓ * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr