Was ist Stickstoffmonoxid?
Stickstoffmonoxid ist eine anorganische Verbindung, die aus Stickstoff- und Sauerstoffatomen besteht.
Es wird auch Stickstoffmonoxid genannt, ist bei normaler Temperatur und normalem Druck ein farbloses, geruchloses Gas. Stickstoffmonoxid wird durch die Reaktion von Metallen wie Kupfer mit verdünnter Salpetersäure hergestellt. Es kann auch durch die Substitutionsreaktion von Stickstoffdioxid mit Schwefeldioxid gewonnen werden.
Da Stickstoffmonoxid in Wasser unlöslich ist, wird es im Labor durch die Wasserverdrängungsmethode gesammelt. Stickstoffmonoxid ist ein Gefahrstoff, der Regulierungen unterliegt.
Anwendungen von Stickstoffmonoxid
Stickstoffmonoxid wird kontinuierlich im lebenden Organismus produziert. Das in vivo produzierte Stickstoffmonoxid wird in die „glatte Muskulatur“ der Muskeln zwischen den Innen- und Außenwänden der Arterien transportiert, um die Flexibilität der glatten Muskulatur zu erhöhen und Arteriosklerose zu verhindern. Die Flexibilität der Blutgefäße verhindert Fettablagerungen in den Gefäßen und eine Verschlechterung des Blutflusses.
Die Menge des im Körper produzierten Stickstoffmonoxids nimmt mit dem Alter ab. Mäßige Bewegung und die Zufuhr von Arginin können die Produktion von Stickstoffmonoxid erhöhen.
Stickstoffmonoxid kann auch verwendet werden, um Radikale auf der Oberfläche von Polymeren nachzuweisen. Mit Hilfe der Röntgenphotoelektronenspektroskopie lässt sich der Stickstoff nachweisen, der entsteht, wenn Stickstoffmonoxid Radikale abfängt.
Funktionsweise von Stickstoffmonoxid
Die chemische Formel von Stickstoffmonoxid lautet NO. Es hat einen Schmelzpunkt von -163,6 °C und einen Siedepunkt von -151,7 °C. Bei Kontakt mit Sauerstoff oxidiert es schnell zu Stickstoffdioxid (NO2).
Es reagiert mit Sauerstoff in Wasser unter Bildung von salpetriger Säure (HNO2). Bei der Reaktion von Stickstoffmonoxid mit Halogenen kann Nitrosylhalogenid entstehen. Bei der Reaktion mit Chlor entsteht zum Beispiel Nitrosylchlorid. Wenn Stickstoffmonoxid mit Stickstoffdioxid reagiert, entsteht dunkelblaues Distickstofftrioxid.
Stickstoffmonoxid ist auch ein Stickstoffoxid, und die Oxidationszahl des Stickstoffs ist +2. Das Stickstoffatom hat ein ungepaartes Elektron. Die Formelgröße ist 30,0061 g/mol und der Abstand zwischen den Stickstoff- und Sauerstoffatomen beträgt 115 pm.
Weitere Informationen zu Stickstoffmonoxid
1. Synthese von Stickstoffmonoxid nach dem Ostwald-Verfahren
Stickstoffmonoxid wird hergestellt, indem Ammoniak unter Verwendung eines Platinkatalysators auf etwa 900 °C erhitzt wird. Dies wird als Ostwald-Verfahren bezeichnet und ist eine gängige Methode zur Herstellung von Stickstoffmonoxid.
Derzeit wird ein Drahtgitterkatalysator aus Platin und etwa 10 % Rhodium verwendet. Bei einer Temperatur von 800 °C und einer Kontaktzeit von 0,001 s produziert der Platin-Rhodium-Katalysator Stickstoffmonoxid in einer Ausbeute von 95-98 %.
2. Umweltauswirkungen von Stickstoffmonoxid
Stickstoffmonoxid ist eines der Stickoxide (NOx), die bei der Luftverschmutzung eine Rolle spielen. Stickstoffmonoxid reagiert in der Atmosphäre mit Wasserdampf und bildet Salpetersäure, die sauren Regen verursacht. Es gibt Emissionsgrenzwerte für Stickstoffoxide für Quellen wie Wärmekraftwerke, Fahrzeuge, Flugzeuge und Schiffe.
Stickstoffmonoxid entsteht aus Stickstoff und Sauerstoff bei hohen Temperaturen, während Stickstoffmonoxid in der Natur durch Blitze und Waldbrände erzeugt wird, aber es gibt auch viele anthropogene Ursachen. Vor allem Ölöfen, Gasöfen und Kamine unterliegen keinen Emissionskontrollen.
In die Atmosphäre freigesetztes Stickstoffmonoxid wird zu Stickstoffdioxid oxidiert, das dann durch ultraviolettes Licht in Stickstoffmonoxid und atomaren Sauerstoff umgewandelt wird. Atomarer Sauerstoff erzeugt oxidierende Stoffe wie Ozon. In Gegenwart oxidierender Stoffe wird die Oxidation von Stickstoffmonoxid beschleunigt. Dies bedeutet, dass die Reaktion in einer Kettenreaktion abläuft, wobei photochemische Oxidationsmittel entstehen, was die Ursache für photochemischen Smog ist.
3. Metallkomplexe mit Stickstoffmonoxid
Wenn Stickstoffmonoxid mit Übergangsmetallen reagiert, entstehen Komplexe, die als Metallnitrosyl (Englisch: metal nitrosyl) bezeichnet werden. Stickstoffmonoxid wird im Allgemeinen mit M-NO kombiniert und wirkt als Pseudohalogenid-Verbindung; der M-N-O-Bindungswinkel der Komplexe mit M-NO beträgt 120 °-140 °.