Stickstoff

 

Inhaltsverzeichnis

1. Stickstoff
2. Unterrichtsgang
3. Experimente
4. Lernkartei
5. Animationen und Video (HMTC)
6. unbearbeitetes Material
7. Literatur
  7.1. Printmedien
  7.2. Internet

 

Stichwort
1. Stickstoff (Allgemeine Informationen ; Stoffdaten )
 

Stickstoff ist mit 78% Volumenanteil der vorherrschende Bestandteil der Luft . Stickstoff ist ziemlich reaktionsträge.

Erst bei höheren Temperaturen reagiert Stickstoff mit Sauerstoff. So werden Stickoxide auf natürliche Weise bei Gewitter gebildet. In der Technik entstehen Stickoxide meistens ungewollt, z.B. in Verbrennungsmotoren.

Für die Produktion von Düngemitteln (Ammoniumnitrat ) benötigt man Stickoxide . Dazu wird zunächst Stickstoff mit Wasserstoff zu Ammoniak umgesetzt. (Haber-Bosch-Verfahren). Anschließend wird der Ammoniak mit Sauerstoff zu Stickstoffdioxid verbrannt (Ostwald-Verfahren). Die Stickstoffoxide werden dann mit weiteren Ammoniak zu Ammoniomnitrat umgesetzt.

Stickstoffverbindungen haben wesentlichen Anteil an der Entstehung des Lebens. Das Erbmaterial der Zellen besteht aus Eiweiß, enthält es die genetischen Informationen. Eiweiß ist eine Aminosäure. Zur Bildung von Eiweiß werden von den Pflanzen Salze des Stickstoffs, insbesondere die Nitrate, aus dem Boden aufgenommen. Manche Pflanzen sind auch in der Lage unter Zuhilfenahme spezieller Enzyme aus dem Sauerstoff und dem Stickstoff der Luft Nitrate zu bilden.

Historisch gewannen die Alkalinitrate in der Technik zunächst Bedeutung bei der Herstellung von Schießpulver (Schwarzpulver) Die weitere Bedeutung der Stickstoffverbindungen als Düngemittelals wurde von J.v. Liebig erkannt. Bis dahin wurde der Stickstoff dem Boden in Form von Gülle und Mist zugeführt. Mit der Industrialisierung und der damit verbundenen Entwicklung von Großstädten wurde der natürliche Kreislauf der Nährsalze, besonders der Nitrate, unterbrochen. Die bahnbrechenden Entdeckunge v. Liebigs führten zur Entwicklung von Kunstdünger. Damit war man von den natürlichen Kalisalpeter-Lagerstätten (Chile) unabhängig.

 

2. Unterrichtsgang

 

Das hier vorgestellte Material stellt keinen Unterrichtsgang dar. Es ist eine Aufstellung von Einzelversuchen, die bei Bedarf im Unterrichtsgang eingebaut werden können.

 

3. Experimente mit HMTC-Geräten Internet-Links
 
  1. HMTC Arbeitanweisung: Stickoxide und Le Chatelier ; Lehrer-Handreichung ;
  2. HMTC: Darstellung von Stickoxiden aus Bariumnitrat; Nachweis der Prinzips von Le Chatelier und Entsorgung des Nitrits mit Harnstoff ins natürliche Gleichgewicht ; HMTC Arbeitsanweisung hierzu:

  3. HMTC: Apparaturentwicklung zur Darstellung, Umsetzung und Entsorgung in geschlossener Apparatur

 

4. Lernkartei

 

 

5. Animationen und Videos (HMTC)

 

Wikipedia: Wasserstoff-Explosion des Luftschiffs LZ129 Hindenburg

youtube: Hitze gegen Kälte: Thermit gegen flüssigen Stickstoff (flash-Video); flüssigen Stickstoff härtet eine Banane zum Hammer (flash-Video)

Th. Seilnacht: Stickstoff; Rollenspiel zum Thema Düngemittel, zum Wohle der Menschheit?;

 

6. unbearbeitetes Material

 

Stickstoffdioxid Gestis-Stoffdatenbank
Thema Stickstoff
Wikipedia
Ammoniumnitrat Gestis-Stoffdatenbank
Stickstoff
Gestis-Stoffdatenbank
Luft Gestis-Stoffdatenbank

 

7. Literatur

7.1 Printmedien

 

Experimentelle Schulchemie, Nichtmetalle (I) Bd. 1, Aulis-Verlag Deubner &Co Kg , Köln 1969, S. 88-117

W. Kinttof - A. Wagner,Handbuch der Schulchemie, Technik - Methodik -Didaktik, 2. unveränderte Aufl., Aulis-Verlag; Köln 1973

R. Arendt, L. Dörmer, Technik der Experimenalchemie, Anleitung zur Ausführung chemischer Experimente, 9. Aufl.; Verlag Quelle & Meyer, Heidelberg 1972

W. Flörke, F. Flohr, Methoden und Praxis des chemischen Unterrichts, 3. Aufl. Verlag Quelle & Meyer; Heidelberg 1969

H. Boeck: Chemische Schulexperimente; Bd. 3, Anorganische Chemie, zweiter Teil; Verlag Harri Deutsch; Thun, Frankfurt/M. 1986, S. 119 ff.

V153 Bestimmen des Volumenanteils von Stickstoff in Luft mit der Gasmessglocke nach Müller und Verbrennen von rotem Phoshor im Phoshorlöffel in Luft

V154 Ermitteln der Zusammensetzung von Luft durch Oxidation von Kupferspänen

V155 Herstellen von Stickstoff aus Natriumnitritlösung und Ammoniumchloridlösung

V155 Darstellen von Stickstoff aus Luft
a) durch Abtrennen von Sauerstoff mit Magnesiumspulver
b) durch Abtrennen von Sauerstoff mit Kohlenstoff und Entfernung des Kohlenstoffdioxid mit Bariumhydroxid-Lösung

 

 

7.2. Internet

 

 

 

 

Literatur

Autor:

Klaus-G. Häusler; haeusler[at]muenster[dot]de

Quelle:

 

 

17.08.2010