Distickstoffmonoxid

Strukturformel
Allgemeines
Name	Distickstoffoxid
Summenformel	N2O
Andere Namen	Lachgas, Stickoxydul, E 942
Kurzbeschreibung	farbloses Gas
CAS-Nummer	10024-97-2
Sicherheitshinweise
O (brandfördernd)
R- und S-Sätze	R: 8 S: 9-17
Handhabung	Kein Öl oder Fett benutzen. Eindringen von Wasser in den Gasbehälter verhindern. Von Zündquellen fernhalten.
Lagerung	Behälter bei weniger als 50°C an einem gut gelüfteten Ort lagern.
MAK	100 ml/m3
LD50 (Ratte)	x mg/kg
LD50 (Kaninchen)	x mg/kg
Physikalische Eigenschaften
Aggregatzustand	gasförmig
Farbe	farblos
Dichte	1,85 kg/m³
Molmasse	44,01 g/mol
Schmelzpunkt	-90,86 °C
Siedepunkt	-88,48 °C
Dampfdruck	5080 kPa bei 20 °C
Weitere Eigenschaften
Löslichkeit	1,305 l/l Wasser bei 0 °C 0,596 l/l Wasser bei 25 °C
Gut löslich in	Wasser
Schlecht löslich in	Lösungsmittel
Unlöslich in	Lösungsmittel
Thermodynamik
?fH0g	82,05 kJ/mol
?fH0l	in kJ/mol
?fH0s	in kJ/mol
S0g, 1 bar	219,96 J/(mol · K)
S0l, 1 bar	in J/(mol · K)
S0s	in J/(mol · K)
SI-Einheiten wurden, wo möglich, verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, wurden Normbedingungen benutzt.

Lachgas ist ein bekannter Trivialname für Distickstoffoxid, das zur Unterscheidung von anderen Stickoxiden auch Distickstoffmonoxid genannt wird. Die chemische Summenformel für das farblose Gas ist N₂O. In älterer Literatur wird Distickstoffoxid auch als Stickoxydul beziehungsweise Stickoxidul bezeichnet.

Geschichte

Die besonderen medizinischen Eigenschaften entdeckte der Chemiker Humphry Davy 1799 durch Selbstversuche. Der erste Zahnarzt, der Lachgas als Narkosemittel verwendete, war Horace Wells in Hartford, Connecticut. Er setzte das Gas ab dem Jahr 1844 bei Zahnextraktionen ein, nachdem er dessen schmerzstillende Wirkung zufällig bei einer Vergnügungsanwendung beobachtet hatte, wie sie damals auf Jahrmärkten üblich war.

Darstellung und Vorkommen

Die Herstellung erfolgt durch kontrollierte thermische Zersetzung von Ammoniumnitrat NH₄NO₃ oder durch Reaktion von Ammoniak mit Salpetersäure.

Lachgas wird nicht nur direkt vom Menschen freigesetzt, sondern auch indirekt durch intensive Landwirtschaft. Wenn im Boden Sauerstoffmangel herrscht, wird Stickstoffdünger in Lachgas umgewandelt.

Eigenschaften

Lachgas ist nicht brennbar, kann aber andere Stoffe oxidieren. Daher wirkt es brandfördernd. Es ist recht gut in Wasser löslich.

N₂O ist ein Treibhausgas. Durch sein Absorptionsspektrum trägt es dazu bei, ein sonst zum Weltall hin offenes Strahlungsfenster zu schließen. Mit einer mittleren atmosphärischen Verweilzeit von 100 Jahren und einem relativ hohen molekularen Treibhauspotenzial ist es ein klimarelevantes Gas. Sein Beitrag zum anthropogenen Treibhauseffekt beträgt heute etwa 5 %.

N₂O trägt zum Ozonabbau bei: Die UV-induzierte Spaltung von Ozon in ein freies Sauerstoffatom und ein Molekül O₂ führt in der unteren Stratosphäre zu einer Reihe von chemischen Prozessen, in denen Methan, Wasserdampf, molekularer Wasserstoff und Stickoxide oxidiert werden. Dabei gehen die Stickoxide vom N₂O zunächst in Stickstoffmonoxid NO, dann Stickstoffdioxid NO₂ über. Wasser geht über in die Radikale OH und OH₂ (Hydroxyl). Für die Wasserstoffverbindungen endet hier die Oxidationskette, während sie für die Stickstoffverbindungen noch weitergehen kann zum NO₃ und N₂O₅.

Lachgas setzt sich in der Stratosphäre mit dem dort vorhandenen Ozon zu Stickstoffoxid um:

1.) N₂O + O₃ --> 2NO + O₂

2.) NO + O₃ --> NO₂ + O₂

So trägt es zum Ozonabbau bei.

Es ist als Lebensmittelzusatzstoff unter der Bezeichnung E 942 als Treibgas, beispielsweise für Schlagsahne, zugelassen.

Physiologie

Das Gas riecht süßlich. Beim Einatmen wirkt es stark schmerzstillend und schwach narkotisch. Analgetische Effekte treten ab einer Konzentration von etwa 20 Prozent Distickstoffoxid in der Atemluft auf. Der Name Lachgas rührt von der starken Euphorie her, die beim Einatmen entstehen kann, sodass der Konsument oft lacht. Durch andauernden Konsum lässt dieser Effekt nach. Es können Halluzinationen oder Farbveränderungen auftreten. Es reagiert im Körper im Prinzip nicht, wahrscheinlich oxydiert es aber das Vitamin B12. Die Wirkung von Lachgas ist nur kurz, bereits nach ungefähr einer Stunde ist sämtliches Lachgas über die Atemwege ausgeschieden. Lachgaskonsum führt bei vielen Menschen zu einer verstärkten Wahrnehmung Akustischer Reize.

Verwendung

• In der Medizin wird Lachgas als analgetisch (gegen den Schmerz) wirkendes Gas zu Narkosezwecken benutzt. Es ist das älteste und eines der nebenwirkungsärmsten Narkosemittel überhaupt. Um eine wirkungsvolle Konzentration von 70% zu erreichen, muss es zusammen mit reinem Sauerstoff gegeben werden. In der modernen Anästhesie wird die Wirkung des Lachgases durch Zugabe von anderen Narkosemitteln optimiert.

• In der Nahrungsmitteltechnik wird Lachgas aufgrund seiner sterilisierenden Wirkung als Treibgas benutzt, vorzugsweise für Milchprodukte. z.B. Sahnekapseln für Schlagsahne (Schlagobers).

• In der Drogenszene findet Lachgas wegen seiner halluzinogenen Wirkung und der leichten Verfügbarkeit missbräuchliche Verwendung. Das Gas wird in der Regel in Luftballons abgefüllt und aus diesen konsumiert. Der Rausch dauert bis zu fünf Minuten an, dessen Wirkung mit starker Euphorie, Kribbeln in den Gliedmaßen und traumartigen Halluzinationen beschrieben wird. Durch Sauerstoffmangel drohen akute Nebenwirkungen wie Bewusstlosigkeit und Atemstillstand. Bei dauerhaftem Konsum wurden Nervenschäden infolge Vitamin B12-Mangels nachgewiesen.

• In der Antriebstechnik (u.a. auch Auto) wird Lachgas zur Ankurbelung des Verbrennungsprozesses in Benzinmotoren, der sogenannten "Lachgas-Einspritzung" verwendet. Infolge dieser "Tuning"-Maßnahme kann die Leistung des Motors kurzfristig gesteigert werden.

• In der Raketentechnik wird Lachgas in Hybridraketen, wie dem SpaceShipOne von Scaled Composites als Sauerstoffträger eingesetzt. Bei dieser Anwendung hat es den Vorteil, dass es ohne Kühlung bereits durch den Druck flüssig wird, und dass es dabei einen höheren Druck als den in der Brennkammer aufbaut. Daher benötigt man für den Einsatz in Raketen nur ein Drosselventil, jedoch keine Treibstoffpumpe oder aufwändige Kryotechnik.

Gefahren

Bei der Verwendung von großen Gasflaschen in engen, geschlossenen Räumen besteht Erstickungsgefahr. Lachgas ist brandfördernd. Daher dürfen bei Verwendung von Lachgas keine offenen Flammen vorhanden sein. Lachgas kann Asthma-Anfälle auslösen. Besondere Gefahren beim Missbrauch als Droge: Falls Lachgas direkt aus Kapseln oder Gasflaschen eingeatmet wird, können die Lippen festfrieren, da aufgrund der Entspannung des unter Druck stehenden Gases eine Abkühlung stattfindet. Zudem können Lachgaskapseln mit Kohlenstoffdioxid-Kapseln (CO₂) verwechselt werden. Bei einer solchen Verwechslung besteht akute Erstickungsgefahr.

Rettungsmaßnahmen

Wichtigste Maßnahme ist Frischluft. Da das Gas schnell wieder aus dem Körper gelangt, finden Rettungsdienste meist keine akuten Vergiftungerscheinungen vor. Die Patienten sind mit Sauerstoff zu beatmen.

Weblinks

• BUWAL

• Über den Konsum von Lachgas (eine Seite eines Lachgassympathisanten)
• Infos und Öffnungsgeräte für Sahnekapseln (zur Benutzung von Sahnekapsel als Inhalationsdroge)