Stickoxid
Der Begriff Stickoxid ist eine Sammelbezeichnung für gasförmige Verbindungen aus Stickstoff und Sauerstoff. Diese hochreaktiven Gase weisen unterschiedliche Anteile an Stickstoff und Sauerstoff auf und werden oftmals mit ihrer allgemeinen chemischen Formel NOx bezeichnet. Die chemisch korrekte Schreibweise wäre eigentlich NxOy, da in zahlreichen Stickoxidmolekülen mehrere Stickstoffatome enthalten sind. Trotzdem ist dieser Ausdruck nicht gebräuchlich. Beispiele für typische Stickoxide sind Stickstoffmonoxid (NO), Stickstoffdioxid (NO2) oder Distickstoffmonoxid (N2O), welches auch als Lachgas bezeichnet wird.
Stickoxide entstehen häufig als unerwünschte Nebenprodukte bei der Verbrennung fossiler Energieträger wie Kohle oder Öl. Dabei sind besonders Verbrennungsmotoren, thermische Kraftwerke oder aber auch die chemische Industrie für die Bildung von Stickoxiden verantwortlich. Der Großteil der Stickoxide entsteht meist aus dem in der Luft enthaltenem Stickstoff, der bei Temperaturen über etwa 1.200 °C mit dem Luftsauerstoff reagiert. Das so gebildete Stickoxid wird als thermisches NOx bezeichnet. Zusätzlich können auch geringe Anteile an Stickstoff und Sauerstoff, welche in den Energieträgern selbst enthalten sind, bei der Verbrennung miteinander reagieren. Das auf diesem Weg gebildete Stickoxid wird Brennstoff-NOx genannt und kann bereits bei Temperaturen oberhalb von etwa 800 °C entstehen. In Verbrennungsmotoren ist meist die Bildung von thermischem NOx vorrangig, wohingegen die Anteile an Brennstoff-NOx nahezu vernachlässigbar sind. Dies liegt daran, dass derzeit verwendete Kraftstoffe nahezu keinen Stickstoff enthalten. In den meisten Fällen der Stickoxidbildung kommt es zur Oxidation des Stickstoffs zu Stickstoffmonoxid. Dieses kann nach längerer Zeit an der Atmosphäre nahezu vollständig in Stickstoffdioxid umwandeln.
Bei dem Stickstoffdioxid handelt es sich allerdings um ein Gas mit stark reizender Wirkung, welches die Atemwege von Menschen angreifen und schädigen kann. Auswirkungen sind beispielsweise Erhöhung des Atmungswiderstandes, Atemnot oder Lungenentzündungen. Zusätzlich bilden zahlreiche Stickoxide in Kontakt mit Wasser Säuren, was zur Entstehung von sogenanntem sauren Regen führen kann. Als saurer Regen wird Niederschlag mit einem pH-Wert kleiner etwa 5,5 bezeichnet, der für die Versauerung von Böden und Seen verantwortlich ist. Somit hat dieser Niederschlag negative Auswirkungen auf Ökosysteme und stellt einen der Hauptgründe für das Waldsterben dar. Neben diesen Umweltbelastungen ist der saure Regen auch für die stärkere Verwitterung von Kalksandstein oder teilweise auch Beton verantwortlich. Von diesen Beeinträchtigungen sind beispielsweise zahlreiche Kulturdenkmäler betroffen.
Um die Bildung von Stickoxiden in Verbrennungsmaschinen zu verringern gibt es unterschiedliche Maßnahmen. Dazu zählen beispielsweise die gezielte Steuerung der Verbrennungszuluft, die Gestaltung der Brennkammer, Senkung der Verbrennungstemperatur, die teilweise Rückführung von Abgasen in die Brennkammer, die Abgasbehandlung oder auch die Abgasnachbehandlung.
Synonym(e):
Stickstoffoxid, NOx
Englische Übersetzung(en):
nitrogen oxid
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