Wie sieht Lachgas aus und wo entsteht es?
Lachgas ist bei Zimmertemperatur ein farbloses, geruchloses (manchmal gibt man auch einen süßlichen Geruch an), nicht brennbares Gas. Es entsteht auf natürlichem Weg als Nebenprodukt im Stickstoffkreislauf. Bei der Nitrifikation (Nitrifizierung), der bakteriellen Oxidation von Ammoniak (NH3) oder Ammoniumsalzen (NH4+), wird Nitrat (NO3–) gebildet. Die anschließende Denitrifikation (Denitrifizierung) führt über Distickstoffmonoxid zu Stickstoff.
Oxidation und Reduktion erfolgen jeweils unter Mithilfe von Mikroorganismen. Stickstoffmonoxid und Distickstoffmonoxid sind gasförmig und können wie Stickstoff entweichen.
Die Nitrifikation ist wichtig, um das bei der Zersetzung von abgestorbenen Pflanzen und Tieren (Biomasse) entstehende Ammoniak zu dem von Pflanzen verwertbaren Nitrat umzuwandeln. Bei der Denitrifikation, dem Abbau von Nitrat, entsteht dann Distickstoffmonoxid.
Lachgas entweicht ebenfalls aus dem Meerwasser, wo es als Zwischenprodukt beim Abbau von Algen und Plankton und der damit zusammenhängenden Denitrifizierung entsteht.
Natürlichen Ursprungs sind 60 % des in die Atmosphäre abgegebenen Lachgases. 40 % der Lachgasemissionen stammen aus menschlichen Aktivitäten.
Die Landwirtschaft ist mit 75 % der Hauptverursacher. Ob natürlicher oder künstlicher Stickstoffdünger, beide liefern bei der Denitrifizierung im Boden Lachgas. Es entsteht ebenfalls beim Verbrennen von organischem Material in der Natur sowie beim Verbrennen von Benzin oder Diesel in Motoren. Katalysatoren können die Emission von Lachgas kaum verhindern.
In Kläranlagen werden gezielt Denitrifikationsprozesse angestoßen. Auch dabei entsteht – wie gezeigt – Distickstoffmonoxid als Nebenprodukt.
Industriell wird Distickstoffmonoxid als Nebenprodukt bei der Herstellung von Salpetersäure, Caprolactam (Grundstoff z. B. für die Herstellung von Kunststoffen –Polyamiden) und Adipinsäure (Grundstoff z. B. für die Herstellung von Kunststoffen – Nylon, Polyester, Polyurethane) gewonnen.
Wo wird Lachgas eingesetzt?
Die betäubende Wirkung des Lachgases, das 1771 von Joseph Priestley erstmals hergestellt wurde, entdeckte schon Humphrey Davy, der bereits 1800 in einer Veröffentlichung das Gas zur Narkose bei Operationen empfohlen hatte. Seit 1844 wird Lachgas als leichtes Narkosemittel eingesetzt. Ein amerikanischer Zahnarzt hatte auf einer der „Lachgasparties“, die junge Leute zu der Zeit veranstalteten, festgestellt, dass das Gas eine schmerzstillende Wirkung hatte und setzte es daraufhin bei Zahnbehandlungen ein. Auch heute wird es manchmal noch aus diesem Grund vor allem bei Geburten und in der Anästhesie verwendet.
Aufgrund der betäubenden Wirkung wird Lachgas auch als Droge eingesetzt. Bei der Inhalation kommt es zu einem Rausch, der allerdings nur Sekunden bis wenige Minuten anhält. Schon im 19. Jahrhundert wusste man allerdings um die Gefährlichkeit der Lachgasinhalation bei Überdosierung. So kann es zu einer Unterversorgung des Blutes mit Sauerstoff kommen, als Folge können Kreislaufstillstand, schwere Lähmungen oder Hirnschäden auftreten, die sogar zum Tod führen können. Bei chronischem Gebrauch von Lachgas können Nerven in Mitleidenschaft gezogen werden. Durch Beeinflussung des Vitamin-B12-Stoffwechsels wird die Bildung von Methionin verhindert, das wichtig für die Nervenhüllen ist.
Lachgas ist klimaschädlich
Distickstoffmonooxid gehört zu den Spurengasen in der Atmosphäre. Es führt zum Abbau der Ozonschicht und zur Verstärkung des Treibhauseffekts. So ist sein Treibhauspotential (Zeitraum 100 Jahre) fast 300mal höher als das von Kohlenstoffdioxid (CO2). Sein Beitrag zum Treibhauseffekt beträgt fast 10 %. Es kommt hinzu, dass es sehr langlebig in der Atmosphäre ist. Es dauert ca. 121 Jahre, bevor Lachgas durch Auswaschung und chemische Reaktionen aus der Atmosphäre entfernt wird. Das führt dazu, dass es mit der Zeit in die Stratosphäre gelangt, wo es mit Ozon reagiert. Dabei wird Ozon zerstört. Langfristig trägt also auch Lachgas zum Abbau der Ozonschicht bei.
Lachgas als Unterrichtsthema
Wenn ihr das Thema gerne im Unterricht behandeln möchtet, findet ihr nachfolgend ein Arbeits- sowie ein Lösungsblatt dafür.
Hinterlasse einen Kommentar