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Stickstoff (N2) ist ein farb- und geruchloses Gas, das 78 % der Erdatmosphäre ausmacht und aufgrund seiner stabilen Dreifachbindung chemisch äußerst reaktionsträge (inert) ist.
Stickstoff (Symbol N, von Nitrogenium) steht in der 5. Hauptgruppe des Periodensystems. In seiner natürlichen Form tritt er fast ausschließlich als zweiatomiges Molekül (N2) auf. Da Stickstoffatome fünf Valenzelektronen besitzen, teilen sie sich im N2-Molekül drei Elektronenpaare, um die Oktettregel zu erfüllen.
Das entscheidende Merkmal des N2-Moleküls ist diese Dreifachbindung. Sie ist eine der stärksten kovalenten Bindungen in der Chemie. Man kann sie sich wie drei extrem starke Stahlseile vorstellen, die zwei Objekte zusammenhalten: Um diese Verbindung zu trennen, ist eine enorme Energiemenge erforderlich. Dies erklärt die chemische Beständigkeit des Gases.
Aufgrund der starken Bindung verhält sich Stickstoff unter Standardbedingungen inert. Der Begriff Inertie leitet sich vom lateinischen Wort für 'untätig' ab und beschreibt Stoffe, die kaum chemische Reaktionen mit anderen Substanzen eingehen. In der Medizin und Technik wird Stickstoff daher oft als Schutzgas verwendet, um unerwünschte Reaktionen (wie Oxidationen) zu verhindern.
In der Erdatmosphäre ist Stickstoff mit einem Volumenanteil von etwa 78 % vertreten. Er dient dort quasi als 'Puffer' für den reaktionsfreudigen Sauerstoff. Ohne diesen hohen Stickstoffanteil würden Verbrennungsprozesse auf der Erde wesentlich heftiger und unkontrollierter ablaufen.
Trotz seiner Häufigkeit können Menschen, Tiere und die meisten Pflanzen den atmosphärischen Stickstoff nicht direkt aus der Luft verwerten, da sie die Dreifachbindung nicht spalten können. Er muss erst 'fixiert' werden. Die Stickstofffixierung ist die Umwandlung von N2 in biologisch nutzbare Formen wie Ammoniak (NH3) oder Nitrat-Ionen (NO3-).
In der Biologie ist Stickstoff ein essenzieller Baustein für Aminosäuren (und damit Proteine) sowie für die Nukleotide der DNA. Während wir den Stickstoff beim Atmen einfach wieder ausstoßen, nehmen wir den benötigten Stickstoff über die Nahrung in Form von organischen Verbindungen auf.
Stickstoff kann eine Vielzahl von Oxidationsstufen einnehmen, die von -3 (im Ammoniak, NH3) bis +5 (in der Salpetersäure, HNO3) reichen. Diese chemische Flexibilität in seinen Verbindungen ist die Grundlage für den globalen Stickstoffkreislauf, der das Leben auf der Erde ermöglicht.
