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Stickstoff - die Herstellung

Autor: Ute Peter
Eine Rose mit Stickstoff eingefroren kann man sogar zerschlagen.
Eine Rose mit Stickstoff eingefroren kann man sogar zerschlagen. © Günter_Havlena / Pixelio
Stickstoff ist vielseitig verwendbar und die Herstellung findet meistens im Labor oder industriell statt. Bei Zimmertemperatur ist es ein farbloses und geruchloses Gas, dessen Dichte kaum geringer ist als Luft. Der Stoff ist im Wasser weniger löslich als Sauerstoff.

Die Herstellung von Stickstoff

Eigentlich ist die Herstellung von Stickstoff ein recht simples Verfahren. Der erste Chemiker, der den Unterschied zwischen "fixer Luft" (Kohlenstoffdioxid) und "mephistische Luft" (Stickstoff) erkannte, war der Schotte Daniel Rutherford. Ihm schreibt man heute die Entdeckung des Elements zu. 

  • Nach Carl von Linde, der das Verfahren schon 1895 erfunden hat, wird das Element auch heute noch hergestellt. In der Industrie wird der Stoff durch Verflüssigung der Luft und einer fraktionierten Destillation isoliert (Trennung der Elemente durch Temperatur).
  • In der Industrie wird das Element aufgrund seiner Reaktionsträgheit zum Schutzgasschweißen oder als Glühlampenfüllung benutzt. Die Lebensmittelindustrie verwendet es zum Einfrieren für Tiefkühlkost. In der Medizin werden damit Embryos, Blut, Gewebeteile und Antibiotika schockgefroren. Aber auch Hautprobleme werden teilweise mit dem Stoff behandelt und Gartenliebhaber schätzen den Stoff als Dünger.

Das Verfahren der Stickstoffgewinnung

  • Mit Hilfe eines Kompressors wird die Luft auf 200 Bar verdichtet. Hierbei steigt die Temperatur ca. auf 45 Grad an. 
  • Durch eine Kühlung wird die isolierte Luft wieder auf Raumtemperatur gebracht.
  • Anschließend wird die Luft an einem Entspannungsventil entspannt, wobei sie sich auf Minus 25 Grad abkühlt, während die Wärme aus dem System entweicht.
  • Nun wird die abgekühlte Luft in dem Kompressor zurückgeleitet, wobei sie gleichzeitig einen Wärmeüberträger kühlt, der die Luft vor der Entspannung komprimiert.
  • Dieser Kreislauf sorgt dafür, dass die Luft so tiefgekühlt wird, dass bei einer Temperatur von Minus 190 Grad und 20 Bar die Verflüssigung stattfindet.
  • Der Stickstoffanteil der Luft verdampft während einer nachfolgenden fraktionierten Destillation bei Minus 196 Grad und der Sauerstoffanteil verdampft bei Minus 183 Grad. Damit ist die Herstellung abgeschlossen.
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