Sauerstoff

von griechisch: oxýs - scharf, sauer und gennaein - erzeugen, hervorbringen
Chemisches Kürzel: O
Chemischer Name: Oxygenium
Englisch: Oxygen

Definition

Sauerstoff ist ein nichtmetallisches Element, das unter Normalbedingungen als farb- und geruchloses Gas in zweiatomarer Form (O₂) vorliegt.

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.

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 O^2--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 O₂^2-.

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.

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.