Das am häufigsten vorkommendes Gas auf dem Planeten Es ist Stickstoff, der etwa vier Fünftel der Erdatmosphäre einnimmt. Dieses Element wurde bei den ersten Luftuntersuchungen isoliert und als spezifische Substanz erkannt.
Carl Wilhelm Scheele, ein schwedischer Chemiker, demonstrierte 1772, dass Luft ein Gemisch aus zwei Gasen ist, von denen eines als „Feuerluft“ (Sauerstoff) bezeichnet wird, weil es die Verbrennung unterstützt, und das andere als „schmutzige Luft“ (Stickstoff) was übrig blieb, nachdem die "Luft des Feuers" erschöpft war.
Etwa zur gleichen Zeit wurde Stickstoff auch von einem schottischen Botaniker, Daniel Rutherford (der als erster seine Ergebnisse veröffentlichte), vom britischen Chemiker Henry Cavendish und vom britischen Geistlichen und Wissenschaftler Joseph Priestley anerkannt, der zusammen mit Scheele Anerkennung erhielt für die Entdeckung von Sauerstoff (Sanderson, 2017).
Die Atmosphäre besteht aus einem Gemisch mehrerer verschiedener Gase in unterschiedlichen Mengen. Die permanenten Gase, deren Prozentsätze sich von Tag zu Tag nicht ändern, sind: Stickstoff, Sauerstoff und Argon.
Stickstoff macht 78% der Atmosphäre aus, Sauerstoff 21% und Argon 0,9%. Gase wie Kohlendioxid, Lachgase, Methan und Ozon sind Abgase, die etwa ein Zehntel von einem Prozent der Atmosphäre ausmachen (NC Estate University, 2013)..
Wir vermuten also, dass Stickstoff und Sauerstoff etwa 99% der Gase in der Atmosphäre ausmachen..
Die verbleibenden Gase wie Kohlendioxid, Wasserdampf und Edelgase wie Argon werden in viel geringeren Anteilen gefunden (BBC, 2014)..
Wasserdampf ist der einzige, dessen Konzentration je nach Standort und Tageszeit zwischen 0 und 4% der Atmosphäre variiert.
In kalten und trockenen Trockengebieten macht Wasserdampf typischerweise weniger als 1% der Atmosphäre aus, während in feuchten tropischen Regionen Wasserdampf fast 4% der Atmosphäre ausmachen kann. Der Wasserdampfgehalt ist sehr wichtig für die Vorhersage des Wetters.
Treibhausgase, deren Prozentsätze täglich, saisonal und jährlich variieren, haben physikalische und chemische Eigenschaften, die sie mit Sonnenstrahlung und von der Erde abgegebenem Infrarotlicht (Wärme) interagieren lassen, um die Energiebilanz des Globus zu beeinflussen..
Dies ist der Grund, warum Wissenschaftler den beobachteten Anstieg von Treibhausgasen wie Kohlendioxid und Methan genau beobachten, da sie, obwohl sie von geringer Menge sind, die globale Energiebilanz und Temperatur über einen langen Zeitraum hinweg stark beeinflussen können (NASA, SF)..
Stickstoff ist für das Leben auf der Erde essentiell, da er ein zusammengesetzter Bestandteil aller Proteine ist und in allen lebenden Systemen vorkommt..
Stickstoffverbindungen sind in organischen Materialien, Lebensmitteln, Düngemitteln, Sprengstoffen und Giften enthalten. Stickstoff ist lebenswichtig, kann aber im Übermaß auch umweltschädlich sein.
Benannt nach dem griechischen Wort Nitron, was "native Soda" bedeutet, und Gen, was "bilden" bedeutet, ist Stickstoff das fünfthäufigste Element im Universum..
Wie bereits erwähnt, macht Stickstoffgas laut dem Los Alamos National Laboratory, Kalifornien, USA, 78 Prozent der Erdluft aus. Andererseits besteht die Marsatmosphäre nur aus 2,6 Prozent Stickstoff..
Die Struktur des Stickstoffmoleküls hat eine Dreifachbindung. Dies macht es sehr schwierig zu zersetzen und verleiht ihm einen bestimmten Inertgascharakter..
Es ist üblich, dass Chemiker in stickstoffgesättigten Atmosphären arbeiten, um Bedingungen mit geringer Reaktivität zu erhalten (Royal Society of Chemistry, 2017)..
Stickstoff ist wie Wasser und Kohlenstoff eine erneuerbare natürliche Ressource, die durch den Stickstoffkreislauf ersetzt wird..
Der Stickstoffkreislauf, in dem Luftstickstoff in verschiedene organische Verbindungen umgewandelt wird, ist einer der wichtigsten natürlichen Prozesse zur Erhaltung lebender Organismen..
Während des Zyklus verarbeiten oder "binden" Bakterien im Boden Luftstickstoff in Ammoniak, das Pflanzen zum Wachsen benötigen..
Andere Bakterien wandeln Ammoniak in Aminosäuren und Proteine um. Also fressen die Tiere die Pflanzen und verbrauchen das Protein.
Stickstoffverbindungen kehren durch tierische Abfälle in den Boden zurück. Bakterien wandeln Reststickstoff in Stickstoffgas um, das in die Atmosphäre zurückkehrt.
Um das Wachstum der Pflanzen zu beschleunigen, verwenden die Menschen Stickstoff in Düngemitteln.
Der übermäßige Einsatz dieser Düngemittel in der Landwirtschaft hatte jedoch verheerende Folgen für die Umwelt und die menschliche Gesundheit, da er zur Kontamination von Grund- und Oberflächengewässern beigetragen hat..
Laut der United States Environmental Protection Agency (EPA) ist die Nährstoffverschmutzung durch überschüssigen Stickstoff und Phosphor in Luft und Wasser eines der am weitesten verbreiteten, kostspieligsten und herausforderndsten Umweltprobleme (Blaszczak-Boxe, 2014)..
Stickstoffverbindungen sind ein Hauptbestandteil bei der Bildung von bodennahem Ozon. Stickstoffverbindungen in der Atmosphäre verursachen nicht nur Atemprobleme, sondern tragen auch zur Bildung von saurem Regen bei (Oblack, 2016)..
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