Sauerstoff
von griechisch: oxýs - scharf, sauer und gennaein - erzeugen, hervorbringen
Chemisches Kürzel: O
Chemischer Name: Oxygenium
Englisch: Oxygen
1. Definition
2. Struktur
Sauerstoff weist die Ordnungszahl 8 und ein mittleres Atomgewicht von etwa 16 auf; neben dem dominierenden 16O-Isotop, das etwa 99 % des Sauerstoffvorkommens in der Erdatmosphäre bildet, liegt das Element auch in Form der Isotope 17O- und 18O-Isotop vor. Sauerstoff gehört zur 6. Hauptgruppe des Periodensystems (Chalkogene). Anmerkung: Neben der zweiatomaren Form kann Sauerstoff auch als O3 (Ozon) vorliegen.
3. Chemische Eigenschaften
Sauerstoff ist sehr reaktionsfreudig und bildet zahlreiche Verbindungen. Meist kommt er hierbei in der Oxidationszahl -2 vor, beispielsweise in den Oxiden. Bei ionischen (salzartigen) Oxiden, z. B. CaO, liegt der Sauerstoff in Form von O2--Ionen vor.
Es existieren auch Sauerstoffverbindungen, bei denen zwei O-Atome miteinander verbunden sind -O-O- (Peroxide). Ein bekanntes Beispiel ist Wasserstoffperoxid. Wie bei den Oxiden existieren auch salzartige Peroxide wie Na2O2 mit Peroxidionen O22-.
Die Angaben der folgenden Tabelle benutzen, wo nicht anders angegeben, Standardbedingungen sowie SI-Einheiten.
| Allgemein | |
|---|---|
| Name, Symbol, Ordnungszahl | Sauerstoff, O, 8 |
| Serie | Nichtmetalle |
| Gruppe, Periode, Block | 16 (VIA), 2, p |
| Dichte | 1,429 kg/m3(273 K) |
| Aussehen | farblos |
| Atomar | |
| Atomgewicht | 15,9994 amu |
| Atomradius (berechnet) | 60 (48) pm |
| Kovalenter Radius | 73 pm |
| van der Waals-Radius | 152 pm |
| Elektronenkonfiguration | [He]2p42s2 |
| e-'s pro Energieniveau | 2, 6 |
| Oxidationszustände (Oxid) | -2,-1 (neutral) |
| Kristallstruktur | kubisch |
| Physikalisch | |
| Aggregatzustand | gasförmig |
| Magnetismus | paramagnetisch |
| Schmelzpunkt | 50,35 K (-222,80°C) |
| Siedepunkt | 90,18 K (-182,97°C) |
| Molares Volumen | 17,36 ×10-3 m3/mol |
| Verdampfungswärme | 3,4099 kJ/mol |
| Schmelzwärme | 0,22259 kJ/mol |
| Verschiedenes | |
| Elektronegativität | 3,44 (Pauling-Skala) |
| Spezifische Wärmekapazität | 920 J/(kg*K) |
| Wärmeleitfähigkeit | 0,02674 W/(m*K) |
| 1. Ionisierungsenergie | 1313,9 kJ/mol |
| Stabilste Isotope | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Isotop | Natürliche Häufigkeit | Halbwertszeit | |||
| 16O | 99,762% | O ist stabil mit 8 Neutronen | |||
| 17O | 0,038% | O ist stabil mit 9 Neutronen | |||
| 18O | 0,2% | O ist stabil mit 10 Neutronen | |||
Tabelle modifiziert nach Wikipedia
Flüssiger Sauerstoff ist blassblau.
4. Biologische Bedeutung
Sauerstoff bildet etwa 21% des Volumens der Luft und ist daneben in Form vieler oxidierter und organischer Verbindungen ein häufiges Element.
Sauerstoff ist der wichtigste Elektronenakzeptor (Oxidationsmittel) in biochemischen Reaktionen; er ist damit für alle Lebewesen mit Ausnahme der der Anaerobier essentiell. Sauerstoff wird in den Chloroplasten der Grünpflanzen durch Oxidation aus Kohlendioxid freigesetzt, in den Mitochondrien wird er durch Aufnahme von Elektronen wieder zu Kohlendioxid und Wasser reduziert. Die Oxidation und Reduktion von Sauerstoff in biologischen Organismen stehen im Gleichgewicht.
Unter dem Energieäquivalent des Sauerstoffs versteht man die diejenige Energiemenge, die pro Liter verbrauchtem Sauerstoff im Körper frei wird. Es handelt sich hier bei um einen wichtigen Faktor zur Bestimmung des Energieumsatzes mittels indirekter Kalorimetrie.