TomekD76/iStock/GettyImages

Stikstof is verantwoordelijk voor 78,1% van de atmosfeer van de aarde. Ondanks zijn inertie – zozeer zelfs dat Lavoisier het ‘azote’ noemde, wat ‘zonder leven’ betekent – is het onmisbaar voor het leven en de industrie, en vormt het de ruggengraat van DNA, landbouwmeststoffen en talloze industriële processen.

Kenmerken

Stikstofgas (N₂) is een niet-metaalachtig, kleurloos, geurloos en smaakloos diatomisch molecuul. Met een atoomnummer van 7 en een atoomgewicht van 14,0067, heeft het een dichtheid van 1,251 gL⁻¹ bij 0°C en een soortelijk gewicht van 0,96737, iets lichter dan lucht. Het tripelpunt, waar gas, vloeistof en vaste stof naast elkaar bestaan, vindt plaats bij –210°C (63K) en 12,6 kPa.

Andere staten

Onder het kookpunt van –195,79°C (77K) condenseert stikstof tot vloeibare stikstof, een heldere, geurloze vloeistof die op water lijkt. Verder afkoelen tot het smeltpunt van –210°C (63K) levert een donzige, sneeuwachtige vaste stof op.

Moleculaire binding

In de meeste verbindingen vormt stikstof driewaardige covalente bindingen. Het N₂-molecuul bevat een opmerkelijk sterke drievoudige binding, ondersteund door vijf valentie-elektronen en een elektronegativiteit van 3,04 (Pauling-schaal), wat de chemische stabiliteit ervan ondersteunt.

Gebruik

De overvloed en de chemische inertie van stikstof maken het van onschatbare waarde in de industrie. Het wordt gebruikt in voedselconserverings- en brandbestrijdingssystemen, beschermt zuurstofgevoelige materialen zoals ijzer, staal en elektronica tijdens de productie en dient als belangrijke grondstof voor de ammoniaksynthese via het Haber-Bosch-proces.

Potentieel

In 2001 werd een onderzoek gepubliceerd in Nature meldden dat onderzoekers van het Carnegie Institution of Washington gasvormige stikstof in een vaste toestand hebben omgezet door het tussen twee diamanten aambeelden te comprimeren onder een druk die gelijk is aan 1,7 miljoen atmosfeer. De resulterende vaste stof leek op ijs, maar had toch een diamantachtig kristalrooster. Toen de druk werd opgeheven bij temperaturen onder –173,15°C (100K), bleef de vaste stof stabiel. Bij de faseovergang komt aanzienlijke energie vrij, wat natuurkundige dr. Richard M. Martin ertoe aanzet te speculeren over het potentieel van stikstof als hoogenergetische raketbrandstof.