Quelltext der Seite Distickstoffmonoxid

{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel      = [[Datei:Resonance structures of nitrous oxide.svg|300px|alt=|Resonanzstrukturen von Lachgas (mesomere Grenzstrukturen)]]
| Strukturhinweis     = [[Mesomerie|Mesomere]] Grenzstrukturen des Distickstoffmonoxid-Moleküls
| Name                = Distickstoffmonoxid ([[International Nonproprietary Name|INN]])
| Suchfunktion        = N2O
| Andere Namen        = * Lachgas
* Distickstoffoxid
* Stickoxydul
* Stickstoffoxydulgas
* Azo-oxid
* {{E-Nummer|942 |Abruf=2020-06-27}}
* {{INCI|Name=NITROUS OXIDE |ID=35509 |Abruf=2020-06-27}}
* R-744A<ref>learnmetrics.com: [https://learnmetrics.com/refrigerant-types/#16_List_Of_Natural_Refrigerants "All 16 Refrigerant Types + Lists Of Refrigerants (HFC, HC, HO, etc.)", Abschnitt: "16. List Of Natural Refrigerants"], abgerufen am 7. September 2024.</ref>
| Summenformel        = N<sub>2</sub>O
| CAS                 = {{CASRN|10024-97-2}}
| EG-Nummer           = 233-032-0
| ECHA-ID             = 100.030.017
| PubChem             = 948
| ChemSpider          = 923
| DrugBank            = DB06690
| ATC-Code            = {{ATC|N01|AX13}}
| Wirkstoffgruppe     = [[Analgetikum]]
| Beschreibung        = farbloses Gas mit süßlichem Geruch<ref name="GESTIS">{{GESTIS|ZVG=4230|CAS=10024-97-2|Name=Distickstoffmonoxid, verdichtet|Abruf=2020-06-10}}</ref>
| Molare Masse        = 44,01 g·[[mol]]<sup>−1</sup>
| Aggregat            = gasförmig
| Dichte              = 1,848 kg·m<sup>−3</sup> (15&nbsp;°C, 1 bar)<ref name="GESTIS" />
| Schmelzpunkt        = −90,8 [[Grad Celsius|°C]]<ref name="GESTIS" />
| Siedepunkt          = −88,5&nbsp;°C<ref name="GESTIS" />
| Dampfdruck          = * 50,8 [[Bar (Einheit)|bar]] (20&nbsp;°C)<ref name="GESTIS" />
* 57,2 bar (25&nbsp;°C)<ref name="GESTIS" />
* 63,2 bar (30&nbsp;°C)<ref name="GESTIS" />
| Löslichkeit         = * nur geringfügig löslich in Wasser (1,5 g·l<sup>−1</sup> bei 20&nbsp;°C)<ref name="GESTIS" />
* löslich in [[Ethanol]] und [[Diethylether]]<ref name="RÖMPP" />
| Dipolmoment         = 0,16083 [[Debye|D]]<ref name="CRC90_9_51">{{CRC Handbook|Auflage=90|Titel=Dipole Moments|Kapitel=9|Startseite=51}}</ref> (5,365&nbsp;·&nbsp;10<sup>−31</sup>&nbsp;[[Coulomb|C]]&nbsp;·&nbsp;[[Meter|m]])
| Brechungsindex      = 1,000516 (0&nbsp;°C, 101,325&nbsp;kPa)<ref name="CRC90_10_254">{{CRC Handbook|Auflage=90|Titel=Index of Refraction of Gases|Kapitel=10|Startseite=254}}</ref>
| Quelle GHS-Kz       = <ref name="GESTIS" />
| GHS-Piktogramme     = {{GHS-Piktogramme|03|04|07}}
| GHS-Signalwort      = Gefahr
| H                   = {{H-Sätze|270|280|336}}
| EUH                 = {{EUH-Sätze|-}}
| P                   = {{P-Sätze|220|244|260|370+376|304+340+315|403}}
| Quelle P            = <ref name="GESTIS" />
| MAK                 = * [[Deutsche Forschungsgemeinschaft|DFG]]: 100&nbsp;ml·m<sup>−3</sup> beziehungsweise<br /> 180&nbsp;mg·m<sup>−3</sup><ref name="GESTIS" />
* Schweiz: 100&nbsp;ml·m<sup>−3</sup> beziehungsweise 182&nbsp;mg·m<sup>−3</sup><ref>{{SUVA-MAK |Name=Distickstoffmonoxid |CAS-Nummer=10024-97-2 |Abruf=2020-06-10}}</ref>
| GWP                 = 298 (bezogen auf 100 Jahre)<ref name="IPCC">P. Forster, V. Ramaswamy u.&nbsp;a.: ''Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing.'' In: ''Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.'' Cambridge University Press, Cambridge / New York 2007, S.&nbsp;212; ([https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ar4-wg1-chapter2-1.pdf online] auf ''ipcc.ch'') (PDF; 7,7&nbsp;MB)</ref><ref name="Spiegel">{{Internetquelle |url=https://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/bedrohte-ozonschicht-lachgas-ist-groesseres-problem-als-fckw-a-645545.html |titel=Bedrohte Ozonschicht: Lachgas ist größeres Problem als FCKW |werk=[[Spiegel Online]] |datum=2009-08-28 |abruf=2015-04-13}}</ref>
}}
'''Distickstoffmonoxid''', allgemein bekannt unter dem [[Trivialname (Chemie)|Trivialnamen]] '''Lachgas''', ist eine chemische Verbindung mit der [[Summenformel]] N<sub>2</sub>O. Bei Raumtemperatur ist es ein farbloses, nicht brennbares Gas. Es ist geruchlos und geschmacklos; teilweise wird jedoch über einen leicht süßlichen Geschmack beim Einatmen berichtet. Bei höheren Temperaturen ist Distickstoffmonoxid ein starkes Oxidationsmittel. In der medizinischen Literatur wird Distickstoffmonoxid auch als '''Stickoxydul''' oder '''Stickoxidul''' bezeichnet.

Distickstoffmonoxid ist ein [[Spurengas]], dessen Konzentration in der [[Erdatmosphäre]] seit Beginn des 19. Jahrhunderts stark zugenommen hat. Als [[Treibhausgas]] trägt Distickstoffmonoxid zur [[Globale Erwärmung|globalen Erwärmung]] sowie zum [[Ozonabbau]] in der [[Stratosphäre]] bei. Ein großer Teil der vom Menschen verursachten Distickstoffmonoxidemissionen sind auf die [[Landwirtschaft]] zurückzuführen.

Als [[Oxidationsmittel]] wird es in [[Raketentreibstoff]]en und im Rennsport zur Leistungssteigerung von Motoren verwendet. Distickstoffmonoxid wird in der Medizin, insbesondere in der [[Geburtshilfe]] und [[Zahnmedizin]] wegen seiner betäubenden und schmerzlindernden Wirkung eingesetzt. Es steht auf der Liste der [[Unentbehrliche Arzneimittel|unentbehrlichen Arzneimittel der Weltgesundheitsorganisation]].

== Geschichte ==
=== Entdeckung und Nutzung als Narkosegas ===
[[Datei:Method of administering nitrous oxide. Wellcome L0005630.jpg|mini|hochkant=0.7|links|Verabreichung von Distickstoff&shy;monoxid für eine Anästhesie]]
Distickstoffmonoxid wurde erstmals 1771 von dem englischen Pfarrer, Chemiker und Physiker [[Joseph Priestley]] rein dargestellt und beschrieben.<ref name="OrthH1" /> Die Entdeckung der betäubenden und schmerzstillenden Wirkung geht auf den englischen Apotheker und späteren Chemiker [[Humphry Davy]] zurück, der um 1797 begann, die Wirkung von Stickstoffmonoxid durch Selbstversuche zu erforschen. Er setzte es zur Behandlung von Zahnschmerzen ein, veröffentlichte seine Erkenntnisse 1800 und schlug Distickstoffmonoxid auch zur Betäubung bei Operationen vor.<ref name="FreyR" /><ref name="DiepgenP" /><ref name="WeißerC" /> Auch der Begriff „Lachgas“ wurde von Davy geprägt, basierend auf den Reaktionen von Versuchspersonen, denen er das Gas verabreichte.<ref name="ICL" /> Die deutsche Bezeichnung als „Lachgas“ ist eine Übersetzung des englischen Wortes ''laughing gas''.

Der erste Zahnarzt, der Distickstoffmonoxid als [[Anästhetikum|Narkosemittel]] verwendete, war [[Horace Wells]] in Hartford (Connecticut). Er setzte es ab 1844 erfolgreich bei Zahnextraktionen und Dentalbehandlungen ein, nachdem er dessen schmerzstillende Wirkung zufällig bei einer Vergnügungsanwendung am 10. Dezember 1844 beobachtet hatte. Dies war zu seiner Zeit in Europa und vor allem Nordamerika zunächst auf Jahrmärkten und auf „Lachgasparties“ junger Leute üblich.<ref name="OrthH2" /> Am folgenden Tag ließ er sich selbst einen Zahn unter Distickstoffmonoxid-Narkose ziehen.

So schrieb Gardner Quincy Colton, der 1863 das nach dem Tod von Horace Wells zunächst als Anästhetikum außer Gebrauch gekommene Distickstoffmonoxid wieder eingeführt hatte, 1866:
{{Zitat|Text=The laughing gas […] acts as an exhilarant, as by supplying an extra supply of oxygen to the lungs, the pulse is increased fifteen to twenty beats to the minute. The former agents carry the patients down towards the point of death: the latter up into increased life. |Sprache=en |Autor=Gardner Quincy Colton |Übersetzung=Das Lachgas […] wirkt wie ein Aufputschmittel, denn durch die zusätzliche Zufuhr von Sauerstoff in die Lungen wird der Puls um fünfzehn bis zwanzig Schläge pro Minute erhöht. Die ersteren Mittel führen die Patienten dem Tod entgegen, die letzteren dem Leben entgegen.|Quelle= |ref=<ref name="FaulconerA2" />}}

Das am 10. Dezember 1844 in Hartford öffentlich zur Schau gestellte Distickstoffmonoxid wurde als „Exhilarating or Laughing Gas“ bezeichnet und den zu unterhaltenden Zuschauern plakativ angekündigt als Gas, das je nach Charakter der damit berauschten Probanden bei Inhalation Lachen, Singen, Tanzen, Reden oder Prügeln bewirken könne.<ref name="HüginW" /> Da Distickstoffmonoxid zu dieser Zeit noch in hoher Dosierung verabreicht werden musste, um Schmerzfreiheit zu erzielen, kam es nach wenigen Minuten zu lebensbedrohlichen [[Asphyxie]]n. Daher konnte eine Distickstoffmonoxidnarkose nur bei kurzdauernden Eingriffen angewendet werden.<ref name="OrthH3" /> Nach der vom Chicagoer Chirurgieprofessor [[Edmund Andrews]]<ref name="AndrewsE" /> (1824–1904) 1868 publizierten Empfehlung wurde Distickstoffmonoxid zur Erzielung einer wirkungsvollen sowie ausreichend hohen Konzentration in Kombination mit Sauerstoff als Anästhetikum bei klinischen Operationen eingesetzt.<ref name="Lachgas" /> Erstmals so praktiziert wurde das ebenfalls von Andrews, der eine Kombination mit mindestens 20 % Sauerstoff empfahl und auch statistische Untersuchungen zur Sicherheit von [[Diethylether|Äther]]- und [[Chloroform]]<nowiki/>narkosen in jeweils etwa 100.000 Fällen durchführte.<ref name="FaulconerA" /> Andrews entwickelte auch eine Methode (Kompression) zur Verflüssigung von Distickstoffmonoxid, wodurch die Handhabung erleichtert wurde.<ref name="AndrewsE2" />

=== Rolle als Spurengas ===
Zu Beginn der 1970er Jahre wurde erkannt, dass Distickstoffmonoxid eine bedeutende Rolle als [[Spurengas]] in der Erdatmosphäre spielt, das sowohl zum Abbau der Ozonschicht als auch zur Verstärkung des Treibhauseffekts beiträgt. Große Quellen wurde zunächst in den Ozeanen vermutet, während der relativ langsame photochemische Abbau in der Stratosphäre als einzige Senke bekannt war. Um das globale Budget zu erklären, wurde eine große, noch unbekannte troposphärische Senke angenommen. Die atmosphärische Lebensdauer wurde zunächst auf weniger als 20 Jahre geschätzt.<ref name="KhalilMAK" />

== Vorkommen ==
=== Terrestrisch ===
[[Datei:Ghgs-lawdome-2000yr-N2O-asof2010-de.svg|mini|hochkant=1.5|Distickstoffmonoxidkonzentration in der [[Erdatmosphäre]] seit dem Jahr 1 ([[Eisbohrkern]]analysen, Messungen am Kap Grim (Australien), [[NOAA]], März 2017)]]
Distickstoffmonoxid wird in der Troposphäre nicht nennenswert abgebaut und in die Stratosphäre transportiert, wo es durch die Reaktion mit atomarem Sauerstoff zu einer Quelle von NO<sub>x</sub>-Radikalen wird, die in katalytischen Kreisläufen Ozon zerstören.<ref name="TianH" /> Im Jahr 2018 lag seine Konzentration in der Atmosphäre bei 331&nbsp;[[Parts per billion|ppb]] und damit etwa 22 % über dem Wert des vorindustriellen Zeitalters.<ref name="TianH" /> Die Konzentration von Distickstoffmonoxid im Meerwasser, wo es als Nebenprodukt der aeroben Nitrifikation und als Zwischenprodukt der anaeroben Denitrifikation entsteht, variiert erheblich mit der Jahreszeit und der geographischen Lage. So wurden in der Küstenlagune Al-Shabab an der Ostküste des Roten Meeres Mittelwerte der Distickstoffmonoxidkonzentration von 0,344&nbsp;Mikromol pro Liter im Frühjahr gemessen, im Winter lagen die Mittelwerte bei 0,106&nbsp;Mikromol pro Liter.<ref name="OrifMI" /> In der Nordwestpassage des Arktischen Ozeans lag die Konzentration zwischen 11,5 und 21&nbsp;Mikromol pro Liter.<ref name="KitidisV" />

=== Extraterrestrische Vorkommen ===
Im Rahmen einer Studie wurden die [[Infrarotspektroskopie#Rotations-Schwingungs-Spektrum|Rotationsübergänge]] des Distickstoffmonoxids im interstellaren Raum mit dem 12-m-Teleskop des [[National Radio Astronomy Observatory]] [[Radioastronomie|radioastronomisch]] nachgewiesen. Die daraus abgeleitete Dichte im [[Galaktisches Zentrum|galaktischen Zentrum]] beträgt etwa ein milliardstel der Wasserstoffdichte.<ref name="ZiurysLM" /> Distickstoffmonoxid spielt möglicherweise eine Rolle als Ausgangsstoff für die in [[Komet]]enschweifen nachgewiesenen Stickstoffkationen (N<sub>2</sub><sup>+</sup>), da dessen [[Photochemie|photochemische]] Lebensdauer groß genug ist, um in den Kometenschweif zu gelangen. Durch photochemische Reaktionen in Sonnennähe würde Distickstoffmonoxid dort in ein Stickstoffkation und ein Sauerstoffanion zerfallen.<ref name="SaxenaPP" />

== Herstellung ==
=== Labormaßstab ===
[[Datei:US Distickstoffmonoxidemissionen.png|mini|hochkant=1.3|U.S. Distickstoffmonoxid-Emissionen nach Quellen (2015)<ref name="EPAOverview" />]]
[[Datei:Globale Distickstoffmonoxidemissionen.png|mini|hochkant=1.3|Globale Distickstoffmonoxidemissionen (2021)<ref name="Ourworld" />]]
Die Herstellung erfolgt in einer [[intramolekular]]en [[Redoxreaktion]] durch kontrollierte thermische Zersetzung von chloridfreiem [[Ammoniumnitrat]]<ref>G. Brauer (Hrsg.): ''Handbook of Preparative Inorganic Chemistry.'' 2. Auflage. vol. 1, Academic Press, 1963, S.&nbsp;484–485.</ref>
: <math>\mathrm{NH_4NO_3 \longrightarrow N_2O + 2\ H_2O}</math>
oder in einer Redoxreaktion durch Erhitzen einer Mischung aus [[Ammoniumsulfat]] und [[Natriumnitrat]].

:<chem>2 NaNO3 + (NH4)2SO4 -> Na2SO4 + 2 N2O + 4 H2O</chem>

Die Temperatur darf bei beiden Darstellungswegen jedoch nicht höher als 300&nbsp;°C steigen, da es sonst zu einem explosiven Zerfall von Ammoniumnitrat kommen kann. Um dies zu vermeiden, kann Distickstoffmonoxid durch Reaktion von [[Harnstoff]] mit [[Salpetersäure]] und [[Schwefelsäure]] hergestellt werden. Als Nebenprodukte entstehen dabei Kohlenstoffdioxid, [[Ammoniumsulfat]] und Wasser.<ref name="MatudaH">{{Patent | Land = US | V-Nr = 4376105 | Titel = Process for producing Nitrous Oxide | V-Datum = 1983-03-08 | Erfinder = Hiroshi Matuda u.&nbsp;a.}}</ref>

:<chem> 2 (NH2)2CO + 2 HNO3 + H2SO4 -> 2 N2O + 2 CO2 + (NH4)2SO4 + 2 H2O</chem>

=== Industrielle Prozesse ===
Als Nebenprodukt fällt Distickstoffmonoxid bei der Herstellung von [[Salpetersäure]], [[Caprolactam]] und [[Adipinsäure]] in erheblichen Mengen an.<ref name="HeckRM">Ronald M. Heck, Robert J. Farrauto, Suresh T. Gulati: ''Catalytic Air Pollution Control: Commercial Technology''. John Wiley & Sons, 2009, ISBN 978-0-470-27503-0, S.&nbsp;427–428.</ref> Beim [[Selektive katalytische Reduktion|SCR-Verfahren]], einer Technik zur Reduktion von [[Stickoxide]]n in Abgasen von [[Feuerungsanlage|Feuerungs-]], [[Müllverbrennungsanlage|Müllverbrennungs-]] und anderen Industrieanlagen sowie in [[Gasturbine]]n und [[Verbrennungsmotor]]en, können Stickoxide mit [[Ammoniak]] zu Distickstoffmonoxid reagieren, etwa durch die Reaktion:<ref name="VotsmeierM">Martin Votsmeier u.&nbsp;a.: ''Automobile Exhaust Control.'' In: ''Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry.'' Wiley-VCH, Weinheim, 2019, [[doi:10.1002/14356007.a03 189.pub3]].</ref>

: <math>\mathrm{8\ NO_2 + 6\ NH_3 \longrightarrow 7\ N_2O \ + 9\ H_2O}</math>

=== Drei-Wege-Katalysator ===
Bei der Abgasnachbehandlung mittels [[Drei-Wege-Katalysator]] erfolgt die Bildung von Distickstoffmonoxid als Teilschritt bei der Reduktion von [[Stickoxide]]n zu elementarem Stickstoff. Sie erfolgt bevorzugt unter stöchiometrischen Bedingungen (λ = 1,00) bei Temperaturen von 250 bis 350&nbsp;°C. Bei normalen Arbeitstemperaturen von etwa 450&nbsp;°C des Drei-Wege-Katalysators ist die Bildung von Distickstoffmonoxid und allen anderen Schadstoffen jedoch minimal. Die Reaktion zu Distickstoffmonoxid geschieht über die Reaktion von [[Kohlenstoffmonoxid]] und [[Stickstoffmonoxid]] unter Bildung einer NCO-Spezies an der Katalysatoroberfläche.<ref name="BaeWB">W. B. Bae u.&nbsp;a.: ''Emission of NH3 and N2O during NO reduction over commercial aged three-way catalyst (TWC): Role of individual reductants in simulated exhausts.'' In: ''[[Chemical Engineering Journal Advances]].'' 9, 2022, S.&nbsp;100222, [[doi:10.1016/j.ceja.2021.100222]].</ref>

=== Bakterielle Nitrifikation ===
[[Datei:Mikrobiologische Reaktionen zu Distickstoffmonoxid.png|mini|hochkant=1.4|Mikrobielle Wege der Distickstoffmonoxid-Produktion.<br />(a) Distickstoffmonoxid-Produktion durch Nitrifikation über Hydroxylamin<br />(b) Distickstoffmonoxid-Produktion durch Nitrifikanten-Denitrifikation<ref name="RapsonTD" />]]
Distickstoffmonoxid wird in erster Linie als Nebenprodukt natürlich ablaufender Prozesse, zum Beispiel im Zuge der bakteriellen [[Nitrifikation]] gebildet und in die Atmosphäre freigesetzt.<ref name="RÖMPP" /><ref>N. Wrage: [https://www.lfl.bayern.de/mam/cms07/ipz/dateien/aggf_2009_riswick_wrage.pdf ''Grünland als Quelle und Senke für N<sub>2</sub>O''] (PDF). Göttingen 2009; abgerufen (über Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft) am 8. April 2019.</ref> Als Nebenprodukt bei von Menschen verursachten Prozessen wird Distickstoffmonoxid nicht nur bei Verbrennungsvorgängen, sondern auch durch [[Landwirtschaft#Intensiv|intensiv betriebene Landwirtschaft]] freigesetzt.<ref>{{Internetquelle |autor=Pamela Dörhöfer |url=http://www.klimareporter.de/erdsystem/lachgas-problem-groesser-als-gedacht |titel=Lachgas-Problem größer als gedacht |werk=Klimareporter |datum=2019-11-27 |abruf=2019-11-27}}</ref><ref name="IvanovichCC">C. C. Ivanovich, T. Sun, D. R. Gordon, I. B. Ocko: ''Future warming from global food consumption.'' In: ''[[Nature Climate Change]].'' 13.3, 2023, S.&nbsp;297–302, [[doi:10.1038/s41558-023-01605-8]].</ref> Für den von Menschen verursachten Distickstoffmonoxidausstoß ist vor allem der zunehmende Einsatz von stickstoffhaltigen [[Dünger|Düngemitteln]] in der Landwirtschaft verantwortlich.<ref>{{Internetquelle |autor=Jörg Staude |url=http://www.klimareporter.de/erdsystem/lachgas-heizt-die-erde-mittlerweile-mit |titel=Lachgas heizt die Erde mittlerweile mit |werk=Klimareporter.de |datum=2020-10-10 |abruf=2020-10-11}}</ref><ref name="HarrisE">E. Harris u.&nbsp;a.: ''Denitrifying pathways dominate nitrous oxide emissions from managed grassland during drought and rewetting.'' In: ''[[Science Advances]].'' 7.6, [[doi:10.1126/sciadv.abb7118]].</ref> Verglichen mit der [[Konventionelle Landwirtschaft|konventionell betriebenen Landwirtschaft]] entstehen bei der [[Ökologische Landwirtschaft|ökologischen Landwirtschaft]] rund 40 % weniger Distickstoffmonoxid pro Hektar.<ref name="SkinnerC">C. Skinner u.&nbsp;a.: ''The impact of long-term organic farming on soil-derived greenhouse gas emissions.'' In: ''[[Scientific Reports]].'' 9.1, 2019, [[doi:10.1038/s41598-018-38207-w]].</ref>

Die [[Abwasserbehandlung]] in [[Kläranlage]]n kann zum Beispiel durch ein Ammonium-Oxidationsverfahren zu einer Quelle für Distickstoffmonoxid werden. In der Belüftungsphase kann Distickstoffmonoxid durch Ammonium oxidierende Bakterien über die Oxidation von [[Hydroxylamin]] oder durch die Reduktion von [[Nitrit]], die sogenannte Nitrifikanten-Denitrifikation, gebildet werden. In der anaeroben Phase kann Distickstoffmonoxid als Nebenprodukt entstehen. In der Schweiz sind die Kläranlagen für rund 20 % der schweizweiten Distickstoffmonoxid-[[Emission (Umwelt)|Emissionen]] verantwortlich.<ref name="DiezigerC">Christoph Dieziger u.&nbsp;a.: ''Lachgasemissionen aus Faulwasserbehandlung.'' In: ''[[Aqua & Gas]].'' Nr. 2, 2023, S.&nbsp;50–54. [https://www.dora.lib4ri.ch/eawag/islandora/object/eawag%3A30156/datastream/PDF/Dieziger-2023-Lachgasemissionen_aus_Faulwasserbehandlung._Beprobung_und-%28published_version%29.pdf online] (PDF; 1,2&nbsp;MB).</ref>

{| class="wikitable"
|-
! style="text-align:left"|Quellen für Distickstoffmonoxid<ref name="RÖMPP">{{RömppOnline |ID=RD-19-04121 |Name=Stickstoffoxid |Abruf=2015-09-25}}</ref> !! globale Emission<br />[10<sup>6</sup> [[Tonne (Einheit)|t]]/a]
|-
| ''natürliche Quellen''
|style="text-align:right"| 6,6–12,2
|-
| • Ozeane/Seen
|style="text-align:right"| 2,0–4,0
|-
| • natürliche Böden
|style="text-align:right"| 4,6–8,2
|-
| '' [[anthropogen]]e Quellen''
|style="text-align:right"| 1,4–6,5
|-
| • Verbrennung von Biomasse
|style="text-align:right"| 0,2–2,4
|-
| • Einsatz von künstlichen Düngern (Böden und Grundwasser)
|style="text-align:right"| 1,0–3,6
|-
| '''alle Quellen'''{{FN|1}}
|style="text-align:right"| 8,9–18,7
|}
{{FNBox|
  {{FNZ|1|Weitere mögliche Quellen sind photochemische Reaktionen in der Stratosphäre und Troposphäre sowie die Bildung von Distickstoffmonoxid durch Katalysatoren.}}}}

[[Stickstoffdünger]] wird unter bestimmten Bedingungen in Distickstoffmonoxid umgewandelt. Dabei wird normalerweise N<sub>2</sub>O im Boden enzymatisch abgebaut. Bei dem ablaufenden biochemischen Prozess spielt das kupferhaltige [[Enzym]] Distickstoffmonoxid-Reduktase eine wichtige Rolle, da es N<sub>2</sub>O zu N<sub>2</sub> umsetzt (→ [[Denitrifikation]]). Dieses Enzym reagiert auf [[Sauerstoff]] empfindlich und fällt in der [[Reaktionskette]] häufig aus. Deshalb werden große Mengen an N<sub>2</sub>O aus gedüngten Ackerflächen freigesetzt.<ref>{{IDW-online | ID=436628 | Titel=Schwefelatome im Enzym | Autor=Rudolf-Werner Dreier | Institution=Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau | Datum=15. August 2011 |Abruf=2015-04-13}}</ref> So werden beim Anbau von [[Energiepflanze]]n, wie Raps, bedingt durch die verstärkte Düngung, insbesondere im Winter, größere Mengen Distickstoffmonoxid freigesetzt. Die N<sub>2</sub>O-Emissionen aus dem Rapsanbau entsprechen dabei denen des sonstigen Feldbaues.<ref>{{Internetquelle |autor=O. HeinemeyerI, M. Kücke, K. Kohrs, E. Schnug, J.C. Munch, E.A. Kaiser |url=https://literatur.thuenen.de/digbib_extern/dk010413.pdf |titel=Lachgasemissionen beim Rapsanbau |werk=thuenen.de |format=PDF |abruf=2018-06-01}}</ref><ref>{{Internetquelle |autor=Silke Schmidt-Thrö |url=https://www.br.de/radio/bayern2/sendungen/iq-wissenschaft-und-forschung/lachgas-wie-kann-rapsanbau-nachhaltiger-werden-100.html |titel=Lachgas: Wie kann Rapsanbau nachhaltiger werden? |werk=BR.de |datum=2015-06-03 |abruf=2018-06-01}}</ref> Dadurch ist – bezogen auf die N<sub>2</sub>O-Emissionen – die [[Klimabilanz]] des Raps negativer als die von Benzin.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.zeit.de/online/2007/39/Biosprit |titel=Biosprit: Ernüchternde Klimabilanz |werk=Zeit Online |abruf=2018-06-01}}</ref>

Diesen Quellen steht als Senke insbesondere der photochemische Abbau in der Stratosphäre mit etwa 20,5·10<sup>6</sup> t/a gegenüber.<ref name="RÖMPP" />

: <math>\mathrm{N_2O + h\nu \longrightarrow N_2 + O}</math>

: <math>\mathrm{N_2O + O \longrightarrow N_2 + O_2}</math>

: <math>\mathrm{N_2O + O \longrightarrow 2 \ NO}</math>

Die Mengen, die zusätzlich durch Aufnahme in Böden und von aquatischen Mikroorganismen abgebaut werden, sind nicht bekannt.

=== Abiotische Prozesse ===
Distickstoffmonoxid kann sich unter bestimmten Bedingungen abiotisch an Festkörperoberflächen bilden. Erstmals wurde dies an einem Salzsee in der [[Antarktis]] beobachtet.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/antarktis-lachgasfund-an-salzsee-verbluefft-forscher-a-691205.html |titel=Antarktis: Lachgasfund an Salzsee verblüfft Forscher |werk=[[Spiegel Online]] |datum=2010-04-26 |abruf=2015-04-13}}</ref> Die Reaktion zu Distickstoffmonoxid ist neben dem Vorkommen von nitrat- oder nitrithaltigen Stoffen auch von der Verfügbarkeit von Eisenmineralien abhängig und läuft nach folgenden Reaktionen ab:

:<chem>2 NO3- + 12 Fe2+ + 11 H2O -> N2O + 4 Fe3O4 + 22H+</chem>

:<chem>2 NO2- + 6 Fe2+ + 5 H2O -> N2O + 2 Fe2O3 + 10H+</chem>

Es besteht die Möglichkeit, dass die abiotische Distickstoffmonoxidproduktion in der Antarktis in ähnlicher Weise auch auf dem [[Mars (Planet)|Mars]] und anderen extraterrestrischen Objekten sowie [[Exoplanet]]en stattfindet.<ref name="SchutteCA">C. A. Schutte u.&nbsp;a.: ''Abiotic Nitrous Oxide Production from Sediments and Brine of Don Juan Pond, Wright Valley Antarctica, at Mars Analog Temperatures (−40°C).'' In: ''[[Geophysical Research Letters]].'' Band 49, Nr. 3, 2022. [[doi:10.1029/2021gl094635]].</ref>

== Eigenschaften ==
=== Physikalische Eigenschaften ===
Distickstoffmonoxid ist ein [[Diamagnetismus|diamagnetisches]] Gas, das in kaltem Wasser gut löslich: Bei 0&nbsp;°C löst sich das Gas im Volumenverhältnis 1 : 1,305 in flüssigem Wasser, bei 25&nbsp;°C immer noch im Verhältnis 1 : 0,596.<ref name="Holleman" /> Es ist dem annähernd [[Molmasse|gleich schweren]], [[isoelektronisch]]en [[Kohlenstoffdioxid]] in seinen physikalischen Eigenschaften wie der Dichte der kondensierten Flüssigkeit oder [[Schmelzpunkt|Schmelz-]] und [[Siedepunkt]] sehr ähnlich. Aus neutralen wässrigen Lösungen lässt sich bei tiefen Temperaturen ein kristallines [[Gashydrat]] ausscheiden, in dem auf jedes Distickstoffmonoxid-Molekül 5,75&nbsp;Wassermoleküle kommen.<ref name="MohammadiAH" /> Unter erhöhtem Druck weist Distickstoffmonoxid eine sehr gute Löslichkeit in Fetten auf. Die [[Standardbildungsenthalpie]] Δ<sub>f</sub>H<sup>0</sup><sub>g</sub> beträgt + 82,10 [[Joule|kJ]]/[[mol]] ([[Metastabilität|metastabil]]), die Standardenthropie S<sup>0</sup><sub>g, 1 bar</sub>: 219,96 J/(mol · K).

=== Molekulare Eigenschaften ===
Das Distickstoffmonoxidmolekül ist linear gebaut und lässt sich wie folgt durch zwei [[Mesomerie|mesomere]] Resonanzstrukturen darstellen:

[[Datei:Resonance structures of nitrous oxide.svg|300px|Resonanzstruktur von N<sub>2</sub>O]]

Der Stickstoff-Stickstoff-Bindungsabstand beträgt 112,6&nbsp;[[Meter#Gebräuchliche dezimale Vielfache|Pikometer]] und liegt damit zwischen dem einer Stickstoff-Stickstoff-Doppel- und einer Stickstoff-Stickstoff-Dreifachbindung. Die Länge der Stickstoff-Sauerstoff-Bindung beträgt 118,6&nbsp;Pikometer und liegt damit zwischen dem einer Sauerstoff-Sauerstoff-Einfach- und einer Sauerstoff-Sauerstoff-Doppelbindung.<ref name="Holleman" />

=== Chemische Eigenschaften ===
[[Datei:Barking Dog Reaction.webm|mini|„Der bellende Hund“]]
Distickstoffmonoxid ist nicht brennbar, kann aber andere Stoffe oxidieren. Daher wirkt es brandfördernd. Kohle, Schwefel und Phosphor brennen in Distickstoffmonoxid wie in Sauerstoff, Gemische mit [[Wasserstoff]] oder Ammoniak explodieren bei Zündung.<ref name="Holleman" />

:<chem>3 N2O + 2 NH3 -> 4 N2 + 3 H2O</chem>

Im Gegensatz zu Sauerstoff reagiert Distickstoffmonoxid mit Stickstoffmonoxid nicht zu braunem [[Stickstoffdioxid]], wodurch sich die beiden Gase unterscheiden lassen.<ref name="Holleman" /> Um andere Stoffe zu oxidieren, benötigt es eine deutlich höhere Temperatur als bei den entsprechenden Reaktionen mit Sauerstoff. Bei der Zündung eines Gasgemisches aus [[Schwefelkohlenstoff]] und Distickstoffmonoxid in einer zylindrischen Röhre erzeugt die Reaktion einen hellen Blitz und einem Geräusch, das an einen [[Bellender Hund|bellenden Hund]] erinnert. Als Produkte entstehen elementarer Schwefel, Kohlenstoffdioxid und Stickstoff.<ref name="KreißlFR" />

:<chem>8 N2O + 4 CS2 -> S8 + 4 CO2 + 8 N2</chem>

Distickstoffmonoxid ist eine metastabile Verbindung und zerfällt bei etwa 600&nbsp;°C in seine Elemente:<ref name="Holleman" />

: <math> \mathrm {2\ N_2O \longrightarrow 2\ N_2 + O_2 + 164{,}20\ kJ}</math>.

Distickstoffmonoxid kann als Sauerstoff- oder als Stickstoffdonor fungieren, etwa in der Wislicenus-Reaktion, wobei Distickstoffmonoxid mit [[Natriumamid]] bei etwa 187&nbsp;°C zu [[Natriumazid]] reagiert.

:<chem>NaNH2 + N2O -> NaN3 + H2O</chem>

Die Reaktion wird in der chemischen Industrie zur Herstellung von Aziden verwendet, die als Sprengstoffe eingesetzt werden.<ref name="SeverinK" />

Distickstoffmonoxid oxidiert 9,10-Dihydroanthracen in Gegenwart eines [[Ruthenium]]-Katalysators auf zwei verschiedene Arten. In Gegenwart von [[Schwefelsäure]] entsteht ein [[Anthracen]]-Derivat, in [[Benzol]] als Lösungsmittel in Abwesenheit von Schwefelsäure entsteht ein [[Anthrachinon]]-Derivat.<ref name="HashimotoK" />

Distickstoffmonoxid agiert als Lewis-Base und kann beispielsweise Wasser aus Komplexen verdrängen:<ref name="Holleman" />

:<math>\mathrm{[Ru(NH_3)_5H_2O]^{2+} + N_2O \xrightarrow\ [Ru(NH_3)_5N_2O]^{2+}  + H_2O}</math>

In der oberen Atmosphäre wird Distickstoffmonoxid, dessen [[Wirkungsquerschnitt]] stark temperaturabhängig ist, durch Absorption von Sonnenstrahlung mit einer Wellenlänge von etwa 180 bis 240&nbsp;[[Meter#Gebräuchliche dezimale Vielfache|Nanometern]] photolysiert, wobei die [[Quantenausbeute]] der Photodissoziation gleich eins ist. Bei der [[Photolyse]] entstehen molekularer Stickstoff (N<sub>2</sub>) und angeregter atomarer Sauerstoff (O(<sup>1</sup>D)).<ref name="BrasseurGP" />

== Umweltrelevanz ==
{{Siehe auch|Liste der größten Lachgasemittenten}}
Durch die Lage seiner IR-Absorption in einem [[Atmosphärisches Fenster|atmosphärischen Fenster]] und seine lange [[Verweilzeit (Atmosphäre)|atmosphärische Verweilzeit]] von 109 Jahren hat Distickstoffmonoxid ein hohes [[Treibhauspotenzial]], zumal sein globales Erwärmungspotenzial (bezogen auf 100&nbsp;Jahre) 273-mal höher ist als das von Kohlenstoffdioxid.<ref name="SmithC" /> Als drittwichtigstes langlebiges Treibhausgas trägt es erheblich zur [[Globale Erwärmung|globalen Erwärmung]] bei.<ref name="Thompson" /> Sein Beitrag zur globalen Erwärmung über den [[Treibhauseffekt]] beträgt knapp 10 %. Seine Emissionen durch [[Denitrifikation]] von [[Ammoniumnitrat-Harnstoff-Lösung|stickstoffhaltigem Dünger]] machen beispielsweise beim Anbau von [[Ölsaat]]en für [[Biokraftstoff]]e deren Beitrag zum Klimaschutz vollständig zunichte.<ref name="CrutzenP" />

[[Datei:Globales N2O Budget.svg|mini|zentriert|825px|Flüsse von Distickstoffmonoxid nach Quellen in Millionen Tonnen Stickstoff pro Jahr für die Dekade von 2007 bis 2016 {{Farblegende|#FE9336|Anthropogene Quellen}}{{Farblegende|#5DB032|Natürliche Quellen}}{{Farblegende|#41A7AB|Natürliche Senken}} Andere Flüsse: Blitzschlag und atmosphärische Produktion, Bodenoberflächensenken, Klimawandel, steigende CO<sub>2</sub>-Konzentration, Abholzung von Wäldern.<br />Wissenschaftler veröffentlichten 2020 eine umfassende Quantifizierung der globalen Quellen und Senken des Treibhausgases und berichteten, dass die vom Menschen verursachten Emissionen in den letzten vier Jahrzehnten um 30 % gestiegen sind und die Hauptursache für den Anstieg der atmosphärischen Konzentrationen sind, wobei das jüngste Wachstum die höchsten prognostizierten Emissionsszenarien des [[Intergovernmental Panel on Climate Change|IPCC]] übertrifft.<ref>{{cite news |title=Nitrous oxide emissions pose an increasing climate threat, study finds |url=https://phys.org/news/2020-10-nitrous-oxide-emissions-pose-climate.html |accessdate=2020-11-09 |work=phys.org |language=en}}</ref><ref name="TianH" />]]

Durch seinen Abbau in der Stratosphäre erhöht Distickstoffmonoxid dort die Konzentration von [[Stickoxide|NO<sub>x</sub>]], das [[Katalysieren|katalytisch]] [[Ozonabbau|Ozon abbaut]].<ref name="Thompson" /> Die Oxidation von Distickstoffmonoxid stellt die hauptsächliche Quelle für Stickoxide und [[Salpetersäure]] in der Stratosphäre dar. Zu einem kleineren Teil stammen diese aus der [[Ionisation]] von molekularem Stickstoff durch energiereiche Teilchen sowie den Emissionen von Flugzeugen.<ref name="BrasseurGP2" /> Unter den anthropogenen ozonschädlichen Emissionen ist Distickstoffmonoxid mittlerweile bedeutender als alle [[Fluorchlorkohlenwasserstoffe]] (FCKW) zusammen. Im Gegensatz zu den FCKW fällt Distickstoffmonoxid nicht unter die Beschränkungen des [[Montreal-Protokoll]]s.<ref name="RavishankaraAR" /> Der Ozonabbau erfolgt über die Bildung von Stickstoffmonoxid, das in katalytischen Zyklen Ozon abbaut:<ref name="DamerisM" />

:<math>\mathrm{N_2O + O{(^1D)} \xrightarrow \  2 \ NO}</math>

Katalytischer Zyklus:
:<math>\mathrm{NO + O_3 \ \xrightarrow \ O_2 + NO_2}</math>

:<math>\mathrm{NO_2 + O \ \xrightarrow \ O_2 + NO}</math>

Gesamtreaktion:

:<math>\mathrm{O + O_3 \ \xrightarrow \ 2\ O_2}</math>

Die mittlere troposphärische Distickstoffmonoxidkonzentration stieg zwischen 1980 und 2020 von 301 auf 333&nbsp;ppb an. Damit erreichte sie den höchsten Wert in den letzten 800.000&nbsp;Jahren. Im Jahr 2020 betrug die Wachstumsrate 1,33&nbsp;ppb pro Jahr, im Vergleich dazu lag sie im Jahrzehnt von 2000 bis 2009 noch bei 0,76&nbsp;ppb pro Jahr.<ref name="TianH1" />

== Verwendung ==
=== Narkosemittel ===
[[Datei:Entonox set.png|mini|120px|Mobiles System zur Applikation eines N<sub>2</sub>O-Sauerstoff-Gemisches]]
In der Medizin wird Distickstoffmonoxid seit 1844 ein regelmäßig eingesetztes [[Analgesie|schmerzlinderndes]] Gas zur [[Narkose]] oder in der fixen Kombination von 50 % Distickstoffmonoxid und 50 % Sauerstoff ([[MEOPA]]) zur Schmerzbehandlung bei kurzen, mäßig schmerzhaften chirurgischen Eingriffen eingesetzt. Es ist ein relativ schwaches Anästhetikum und wird hauptsächlich unterstützend eingesetzt. In der modernen [[Anästhesie]] wird die Wirkung des Distickstoffmonoxids durch Zugabe anderer [[Anästhetikum|Narkosemittel]] ergänzt. Die [[Weltgesundheitsorganisation]] führt Distickstoffmonoxid in der Liste der unentbehrlichen Arzneimittel (23. Liste (2023)) im Kapitel 1.1.1: Inhalative Arzneimittel.<ref name="WHO" />

Analgetische, schmerzstillende Effekte treten ab einer Konzentration von etwa 20 % Distickstoffmonoxid in der Atemluft auf. Um eine wirkungsvolle Konzentration von 70 % zu erreichen, wird es, wie zuerst Andrews 1868 erkannt hatte, zusammen mit reinem [[Sauerstoff]] verabreicht. Vorteilhaft ist, dass das Gas rasch an- und abflutet (geringer Blut/Gas-Verteilungskoeffizient), die Narkose dadurch gut steuerbar ist und keine oder geringe [[Hypoventilation|Atemdepression]] auftritt. Das Gas wird hauptsächlich wieder über die Lungen ausgeschieden, ein geringer Teil diffundiert durch die Haut.<ref name="AlberG" /> Problematisch kann die Diffusion von Distickstoffmonoxid in luftgefüllte Körperhohlräume werden, hierbei kann es zur Diffusions[[Hypoxie (Medizin)|hypoxie]] in der Lunge kommen. Dabei verdrängt Distickstoffmonoxid den Sauerstoff aus den [[Lungenbläschen]]. Dies wird durch Sauerstoffinhalation vermieden.

Der medizinische Gebrauch von Distickstoffmonoxid als Narkosemittel ist seit langem deutlich rückläufig. Es wurde als geeignet zur Selbstapplikation bei schwachen und mittleren Schmerzen bezeichnet.<ref name="bda" /> So wird es heute unter anderem in der [[Geburtshilfe]] zur Verringerung der [[Wehe]]nschmerzen wieder eingesetzt. Ab 1878 hatte bereits der Arzt St. Kjilkowitsch aus Petersburg Distickstoffmonoxid erfolgreich in der Geburtshilfe eingesetzt.<ref name="KjilkowitschS" /><ref name="OrthH5" /> Die Wirkung von Distickstoffmonoxid ist nur kurz, bereits nach ungefähr 15&nbsp;Minuten sind keine Wirkungen mehr wahrnehmbar. Distickstoffmonoxid kann aufgrund der schmerzstillenden Wirkung in der Anästhesie zur Durchführung einer Vollnarkose dem Gasgemisch beigefügt werden, wo es den Verbrauch der inhalativen Anästhetika stark reduziert.

Vor dem Hintergrund alternativer Narkoseverfahren, verbesserter Gerätetechnik wie etwa die ''low-flow''-Anästhesie und erhöhter [[Pharmakovigilanz|Vigilanz]] bezüglich möglicher Umweltbelastungen ([[Treibhausgas]]) wird seit Ende der 1990er Jahre erheblich weniger Distickstoffmonoxid in der Anästhesie verwendet.<ref name="SchulteAmEschJ" /> Halogenierte [[Anästhetikum|Anästhetika]], etwa [[Flurane]] wie [[Isofluran]], [[Desfluran]] und [[Sevofluran]], weisen jedoch ebenfalls ein hohes Ozonabbaupotenzial und ein hohes Treibhauspotenzial auf.<ref name="VollmerMK" /> Aus medizinischer Sicht ist gegen die Verwendung von Distickstoffmonoxid als Narkosemittel nichts einzuwenden.<ref name="Society" /><ref name="MylesPS" /> In der Zahnmedizin ist Distickstoffmonoxid seit Jahrzehnten als sogenannte titrierbare [[Lachgassedierung]] ein bewährtes Mittel, das vor allem bei Kindern und ängstlichen Patienten oder bei starkem Würgereiz Anwendung findet. Nebenwirkungen sind bei korrekter Verabreichung selten.

Außerdem wird Distickstoffmonoxid bei der [[Kryoablation]] als flüssiges Kühlmittel eingesetzt und in den Kryoballonkatheter geleitet. Dort verdampft es und entzieht dem umliegenden Gewebe Wärme. Durch die Eisbildung werden die betroffenen Herzmuskelzellen zerstört.

=== Verwendung als Droge ===
[[Datei:Doctor and Mrs Syntax, with a party of friends, experimentin Wellcome L0022227.jpg|mini|hochkant=1.2|Karikaturistische Darstellung einer Lach&shy;gas&shy;party (1820)]]
Distickstoffmonoxid findet wegen seiner [[Dissoziation (Psychologie)|dissoziativen]] Wirkung und der leichten Verfügbarkeit Verwendung als Rauschmittel.<ref name="Esanum" /> Der Rausch dauert etwa 30&nbsp;Sekunden bis 3&nbsp;Minuten an.<ref name="KochL" /> Es kommt zu dissoziativen Effekten,<ref name="Esanum" /> starker Veränderung der Geräuschwahrnehmung (Echo, Verzerrung),<ref name="KochL" /> Kribbeln in den Gliedmaßen,<ref name="KempinskiS" /> [[Muskelrelaxation|Entspannung der Muskeln]],<ref name="Apotheke" /> traumartigen Halluzinationen<ref name="KochL" /> und Wohlempfinden, mitunter auch Euphorie<ref name="Apotheke" /> und Lachzwängen.<ref name="KochL" /> Bei häufigem Konsum besteht die Gefahr des [[Cobalamine#Mangelerscheinungen|Vitamin-B12-Mangels]].<ref name="Esanum" /><ref name="deHalleuxC" /> Wiederholt kam es bei dieser Anwendung auch zu Todesfällen.<ref name="BBC" />

In den Niederlanden hat die Zahl schwerer Verkehrsunfälle unter Distickstoffmonoxideinfluss stark zugenommen. Distickstoffmonoxid war dort nach [[Ethanol|Alkohol]] die bei Schülern meistkonsumierte Rauschdroge.<ref name="SPON" /> Dies führte dazu, dass am 1. Januar 2023 in den Niederlanden ein Verbot von Distickstoffmonoxid in Kraft gesetzt wurde.<ref name="VERB" /> Distickstoffmonoxid steht seit diesem Zeitpunkt auf der Liste&nbsp;II des Opiumgesetzes, was bedeutet, dass es dann unter anderem verboten ist, „innerhalb oder außerhalb des Hoheitsgebiets der Niederlande Distickstoffmonoxid zu verbringen, zu verkaufen oder zu besitzen.“<ref name="VERB" /> Der gewerbliche Einsatz von Distickstoffmonoxid für medizinische und technische Zwecke ist zulässig, ebenso die Verwendung von Distickstoffmonoxid als Zusatz zu Lebensmitteln. Im [[Vereinigtes Königreich|Vereinigten Königreich]] unterlag Distickstoffmonoxid dem ''Psychoactive Substances Act 2016''. Damit war es illegal, Distickstoffoxid herzustellen oder einzuführen, der Besitz war jedoch bis dahin nicht strafbar. Seit dem 8. November 2023 wird es als Droge der Klasse C gemäß dem ''Misuse of Drugs Act 1971'' eingestuft, wonach schon der Besitz von Distickstoffmonoxid eine Straftat ist.<ref name="UKGov" />

In Deutschland ist Distickstoffmonoxid als [[Partydroge]] verbreitet. Es ist in [[Gaskartusche|Kartuschen]] abgefüllt in Automaten und an Kiosken erhältlich. In der Politik wird ein Verkaufsverbot an Jugendliche diskutiert.<ref name="StenullC" />

=== Nahrungsmitteltechnik ===
In der Nahrungsmitteltechnik wird Distickstoffmonoxid als zugelassener [[Lebensmittelzusatzstoff]] ''(E 942)'' aufgrund seiner guten Fettlöslichkeit unter Druck als Treibgas benutzt, vorzugsweise für Milchprodukte, zum Beispiel zum Aufschäumen (statt Schlagen) von Schlagsahne.<ref name="LemiLex" />

=== Verwendung in der Analytik ===
In der [[Atomabsorptionsspektrometrie]] (AAS) wird bei der [[Atomabsorptionsspektrometrie#F-AAS|Flammen-AAS]] zum Teil Distickstoffmonoxid anstelle von Luft in einer [[Ethin|Acetylen]]-Flamme zur Erzeugung höherer Temperaturen (2800&nbsp;°C) verwendet. In der [[Katalyse]]forschung wird Distickstoffmonoxid bei der [[Frontalchromatographie]] angewendet, um die katalytisch wirksame Kupferoberfläche zu bestimmen.

=== Raketentechnik ===
In der Raketentechnik, etwa in [[Hybridrakete]]n wie dem [[SpaceShipOne]], wird Distickstoffmonoxid als [[Oxidator]] eingesetzt. Der Vorteil liegt darin, dass es sich ohne [[Kühlung]] durch [[Druck (Physik)|Druck]] verflüssigen lässt. Daher wird für den Einsatz in solchen Triebwerken nur ein [[Drosselventil]] benötigt, jedoch keine [[Kraftstoffpumpe]] oder aufwändige [[Kryotechnik]].<ref name="ZakirovV" />

=== Antriebstechnik ===
[[Datei:Lachgas01.jpg|mini|Lachgasbehälter an einer Kawasaki]]
In der Antriebstechnik, etwa bei [[Personenkraftwagen|PKW]], wird Distickstoffmonoxid zur Steigerung der Motorleistung von [[Ottomotor]]en verwendet, da es mehr Sauerstoff enthält als [[Luft]]. Diese sogenannte [[Lachgaseinspritzung]] erfordert nur relativ geringe konstruktive Änderungen am Motor und kann seine Leistung kurzfristig um etwa 20 bis 50 % steigern. Das Distickstoffmonoxid wird dabei aus Druckbehältern in den Ansaugtrakt geblasen. Dieses [[Fahrzeugtuning|Tuning]] ist vor allem in den [[Vereinigte Staaten|USA]] verbreitet, seine Verwendung im öffentlichen Straßenverkehr ist aber sowohl dort als auch in Deutschland verboten (mit Ausnahme einer Anlage mit [[Betriebserlaubnis|ABE]]) und den meisten anderen Ländern nur eingeschränkt erlaubt. Die bekanntesten Hersteller von Distickstoffmonoxideinspritzungen sind Nitrous Oxide Systems, NX und Venom sowie ZEX. Im [[Zweiter Weltkrieg|Zweiten Weltkrieg]] wurden [[Flugmotor]]en auf diese Weise in ihrer Leistung gesteigert. Durch das sogenannte [[GM-1]] wurde nicht nur die [[Motoraufladung]] verbessert, die [[Ladeluftkühlung]] durch die Verdampfung des verflüssigten Distickstoffmonoxids erhöhte auch den [[Carnot-Wirkungsgrad|thermodynamischen Wirkungsgrad]].<ref name="PotthoffJ" />

== Toxikologie ==
Besondere Gefahren bestehen beim Gebrauch als [[Rauschmittel]]: wird Distickstoffmonoxid pur –&nbsp;z.&nbsp;B. aus abgefüllten Ballons<!-- Erklärung? Beleg? -->&nbsp;–, inhaliert, können als Folgen [[Dysphorie]], Verwirrtheit, Übelkeit, Kopfschmerzen, Schluckauf und Blutdruckabfall auftreten. Bei hohen Mengen kommt es zu einer Unterversorgung des Blutes mit Sauerstoff ([[Hypoxämie]]), in deren Folge [[Asphyxie|Kreislaufstillstand]], schwere [[Lähmung]]en bis hin zur [[Querschnittslähmung]],<ref>{{Internetquelle |url=https://www.zdf.de/nachrichten/politik/niederlande-verbot-lachgas-100.html |titel=Lachgas ab 2023 in Niederlanden verboten – ZDFheute |werk=zdf.de |datum=2022-11-15 |abruf=2024-02-13}}</ref> [[Hirnschaden|Hirnschäden]] und der Tod möglich sind.<ref>{{Internetquelle |autor=Carola Gessner |url=https://www.medical-tribune.de/medizin-und-forschung/artikel/partydroge-lachgas/ |titel=Partydroge Lachgas |werk=medical-tribune.de |datum=2015-02-28 |abruf=2016-01-11}}</ref> Falls Distickstoffmonoxid direkt aus dem Gasbehälter eingeatmet wird, kann es zu [[Erfrierung]]serscheinungen durch den [[Joule-Thomson-Effekt]] an Lippen, Kehlkopf und Bronchien aufgrund der Kälte des Gases kommen. Deshalb werden meist abgefüllte Ballons verwendet.<ref>{{Literatur |Autor=Jan van Amsterdam, Ton Nabben, Wim van den Brink |Titel=Recreational nitrous oxide use: Prevalence and risks |Sammelwerk=Regulatory toxicology and pharmacology: RTP |Band=73 |Nummer=3 |Datum=2015-10-22 |Seiten=790–796 |DOI=10.1016/j.yrtph.2015.10.017 |PMID=26496821}}</ref>

Unter Anwendung von Distickstoffmonoxid kann es zur Störung der Wirkung von [[Cobalamine|Vitamin B12]] und [[Folsäure]] kommen und damit zu den Folgen einer [[Perniziöse Anämie|perniziösen Anämie]]. Distickstoffmonoxid oxidiert im Körper [[Vitamin B12]], welches dann als Co-Enzym dem Enzym [[Methionin-Synthase]] nicht mehr zur Verfügung steht.<ref>R. D. Sanders, J. Weimann, M. Maze: ''Biologic effects of nitrous oxide: a mechanistic and toxicologic review.'' In: ''Anesthesiology.'' Band 109, Nr. 4, Oktober 2008, S.&nbsp;707–722. [[doi:10.1097/ALN.0b013e3181870a17]]. PMID 18813051 (Review).</ref> So kommt es bei einer Anwendung von Distickstoffmonoxid von über sechs Stunden zu einer Funktionsabnahme der Methionin-Synthase, die für die Produktion vieler wichtiger [[Protein]]e wichtig ist.<ref>J. Weimann: ''Toxicity of nitrous oxide.'' In: ''Best practice & research. Clinical anaesthesiology.'' Band 17, Nummer 1, März 2003, S.&nbsp;47–61. PMID 12751548 (Review).</ref> Bei Anwendung bei Patienten mit schweren Störungen der Herzmuskelfunktion besteht die Gefahr von unerwünschten Wirkungen auf das Herz- und Blutgefäßsystem. Zudem kann Distickstoffmonoxid den pulmonalen Gefäßwiderstand steigern.<ref>Reinhard Larsen: ''Anästhesie und Intensivmedizin in Herz-, Thorax- und Gefäßchirurgie.'' (1. Auflage 1986) 5. Auflage. Springer, Berlin / Heidelberg / New York u.&nbsp;a. 1999, ISBN 3-540-65024-5, S. 14–16 und 516.</ref>

== Nachweis ==
Für den Nachweis von Distickstoffmonoxid werden chromatographische, spektroskopische und [[Amperometrie|amperometrische]] Analysenmethoden verwendet. Weit verbreitet ist der Nachweis mittels [[Gaschromatographie]] mit einem [[Elektroneneinfangdetektor]]. Weiterhin wird die [[FTIR-Spektrometer|FTIR-Spektrometrie]] eingesetzt sowie die elektrochemische Bestimmung mittels amperometrischer Sensoren, wobei die Distickstoffmonoxid-Konzentration durch eine Strommessung, der bei der Reduktion von Distickstoffmonoxid an einer Elektrode entsteht, bestimmt wird.<ref name="RapsonTD">T. D. Rapson, H. Dacres: ''Analytical techniques for measuring nitrous oxide.'' In: ''[[Trends in Analytical Chemistry]].'' 54, 2014, S.&nbsp;65–74, [[doi:10.1016/j.trac.2013.11.004]].</ref>

== Literatur ==
* Keith Smith (Hrsg.): ''Nitrous oxide and climate change.'' Earthscan, London, 2010, ISBN 978-1-84407-757-1.
* Morris S. Clark, Ann. L. Brunick: ''Handbook of Nitrous Oxide and Oxygen Sedation.'' Mosby Elsevier, St. Louis, 2008, ISBN 978-0-323-04827-9.
* H. Orth, I. Kis: ''Schmerzbekämpfung und Narkose.'' In: Franz Xaver Sailer, Friedrich Wilhelm Gierhake (Hrsg.): ''Chirurgie historisch gesehen. Anfang – Entwicklung – Differenzierung.'' Dustri-Verlag, Deisenhofen bei München 1973, ISBN 3-87185-021-7, S.&nbsp;1–32.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Nitrous oxide|Distickstoffmonoxid}}
{{Wiktionary|Lachgas}}
* [http://www.lachgas-lehrbuch.de/ Lachgas-Lehrbuch online] – frei zugängliches Lehrbuch zur medizinischen Anwendung von Lachgas
* {{YouTube|id=hluaiZdVNwI |title=Lachgas: Harmloser Rausch oder Partydroge mit Risiko? |uploader=ZDFheute Nachrichten|upload=2024-10-27 |kommentar=Abgefüllt im Luftballon verspricht Lachgas den ultimativen Partykick. Die bunten Kartuschen stehen in Deutschlands Kiosken frei zum Verkauf. Der Lachgaskick dauert wenige Sekunden, doch der Konsum kann langfristige gesundheitliche Schäden verursachen. Eine ZDF.reportage über den gefährlichen Trend der Partydroge Lachgas.}}

== Einzelnachweise ==
<references responsive>
<ref name="AlberG">Gottfried Alber in: ''Krankheiten der Katze.'' Abschnitt 24.5 – Inhalationsanästhesie, Unterabschnitt 24.5.2.2 – Lachgas, S.&nbsp;631.</ref>
<ref name="AndrewsE">Edmund Andrews: ''The oxygen mixture, a new anaesthetic combination.'' In: ''Chicago Medical Examiner.'' Band 9, (November) 1868, S.&nbsp;656–661.</ref>
<ref name="AndrewsE2">Edmund Andrews: ''Liquid Nitrous Oxide as an Anaesthetic.'' In: ''Medical Examiner.'' Band 13, 1872, S.&nbsp;34–36.</ref>
<ref name="Apotheke">{{Internetquelle |url=https://www.apotheke-adhoc.de/nachrichten/detail/internationales/kurzer-rausch-lachgas-soll-btm-werden-niederlande/ |titel=Kurzer Rausch: Lachgas soll BtM werden |werk=Apotheke Adhoc |sprache=de-DE |abruf=2022-08-11}}</ref>
<ref name="BBC">{{Internetquelle |url=http://www.bbc.com/news/uk-england-33667330 |titel=Laughing gas – teenager dies after party in Bexley |werk=BBC News |datum=2015-07-26 |sprache=en |abruf=2015-07-26}}</ref>
<ref name="bda">{{Internetquelle |autor= |url=https://www.bda.de/docman/alle-dokumente-fuer-suchindex/oeffentlich/empfehlungen/630-stellungnahme-zur-einfuehrung-von-livopanr-in-deutschland/file.html |titel=Stellungnahme zur Einführung von Livopan in Deutschland |werk=bda.de |datum= |abruf=2024-07-22}}</ref>
<ref name="BrasseurGP">[[Guy Brasseur|Guy P. Brasseur]], [[Susan Solomon]]: ''Aeronomy of the Middle Atmosphere Chemistry and Physics of the Stratosphere and Mesosphere.'' Springer, Dordrecht, 2005, ISBN 978-1-4020-3284-4, S.&nbsp;237.</ref>
<ref name="BrasseurGP2">[[Guy Brasseur|Guy P. Brasseur]], [[Susan Solomon]]: ''Aeronomy of the Middle Atmosphere Chemistry and Physics of the Stratosphere and Mesosphere.'' Springer, Dordrecht, 2005, ISBN 978-1-4020-3284-4, S.&nbsp;327.</ref>
<ref name="CrutzenP">[[Paul J. Crutzen]] u.&nbsp;a.: ''N<sub>2</sub>O Release from Agro-biofuel Production Negates Global Warming Reduction by Replacing Fossil Fuels.'' In: [[Atmos. Chem. Phys.]] 8, 2008, [[doi:10.5194/acp-8-389-2008]].</ref>
<ref name="DamerisM">M. Dameris, T. Peter, U. Schmidt, R. Zellner: ''Das Ozonloch und seine Ursachen.'' In: ''[[Chemie in unserer Zeit]].'' 41.3, 2007, S.&nbsp;152–168, [[doi:10.1002/ciuz.200700418]].</ref>
<ref name="deHalleuxC">{{Literatur |Autor=Cyrille De Halleux, David N. Juurlink |Titel=Diagnosis and management of toxicity associated with the recreational use of nitrous oxide |Sammelwerk=Canadian Medical Association Journal |Band=195 |Nummer=32 |Datum=2023-08-21 |Seiten=E1075–E1081 |DOI=10.1503/cmaj.230196 |PMC=10442242 |PMID=37604519}}</ref>
<ref name="DiepgenP">[[Paul Diepgen]], [[Heinz Goerke]]: ''[[Ludwig Aschoff|Aschoff]]/Diepgen/Goerke: Kurze Übersichtstabelle zur Geschichte der Medizin.'' 7., neubearbeitete Auflage. Springer, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1960, S.&nbsp;33.</ref>
<ref name="EPAOverview">{{Internetquelle |autor= |url=https://www.epa.gov/ghgemissions/overview-greenhouse-gases |titel=Overview of Greenhouse Gases {{!}} US EPA |werk=epa.gov |sprache=en |datum=2015-12-23 |abruf=2024-07-22}}</ref>
<ref name="Esanum">{{Internetquelle |url=https://www.esanum.de/blogs/atemwege-blog/feeds/today/posts/risiken-partydroge-lachgas |titel=Lachgas-Missbrauch hat schwere Folgen für die Gesundheit |werk=Innere Medizin und Kardiologie, Innere Medizin und Pneumologie, Neurologie |hrsg=esanum |datum=2022-03-24 |abruf=2022-08-11}}</ref>
<ref name="FaulconerA">Albert Faulconer, Thomas Edward Keys: ''Nitrous Oxide.'' 1965, S.&nbsp;373 und 430–437.</ref>
<ref name="FaulconerA2">Albert Faulconer, Thomas Edward Keys: ''Nitrous Oxide.'' 1965, S.&nbsp;372–441, hier zitiert: S.&nbsp;373.</ref>
<ref name="FreyR">[[Rudolf Frey (Mediziner)|Rudolf Frey]], [[Otto Mayrhofer]], mit Unterstützung von Thomas E. Keys und John S. Lundy: ''Wichtige Daten aus der Geschichte der Anaesthesie.'' In: R. Frey, [[Werner Hügin]], O. Mayrhofer (Hrsg.): ''Lehrbuch der Anaesthesiologie und Wiederbelebung.'' Springer, Heidelberg/Basel/Wien 1955; 2., neubearbeitete und erweiterte Auflage. Unter Mitarbeit von H. Benzer. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg/New York 1971, ISBN 3-540-05196-1, S.&nbsp;13–16, hier: S.&nbsp;14.</ref>
<ref name="HashimotoK">K. Hashimoto, H. Tanaka, T. Ikeno, T. Yamaha: ''Selective Nitrous Oxide Oxidation for C-H Oxidation and Aromatization of 9,10-Dihydroanthracene Derivatives.'' In: ''[[Chemistry Letters]].'' 31.6, 2002, S.&nbsp;582–583, [[doi:10.1246/cl.2002.582]].</ref>
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<ref name="HüginW">[[Werner Hügin]]: ''Anaesthesie. Entdeckung, Fortschritt, Durchbrüche.'' Editiones ‹Roche›, Basel 1989, ISBN 3-88878-060-8, S.&nbsp;11–12.</ref>
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{{Gesundheitshinweis}}

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[[Kategorie:Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung]]
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