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Teamknobeln Elemente
Sauerstoff 16u
Ein paar Eigenschaften vorab:
Schmelztemperatur:
-218,3°C
Siedetemperatur:
-182,96°C
Dichte:
0,001429 g/cm3
R-Sätze ( August 2004 ):
R 8 ( flüssiger Sauerstoff )
S-Sätze ( August 2004 ):
S2 – 17
Der Name Sauerstoff und sein Elementsymbol stammen von »oxygenium« (=Säurebildner), da Lavoisier, einer
der hervorragendesten Chemiker des 18. Jahrhunderts, irrtümlich annahm, dass dieses Gas für die Säurebildung
verantwortlich sei. Sauerstoff ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas. In flüssiger und fester Form nimmt
er eine hellblaue Farbe an.
Sauerstoff ist ein sehr häufiges Element. Elementarer Sauerstoff macht ca. 21% der Erdatmosphäre aus und tritt
in der Natur in zwei Formen auf: "Gewöhnlicher" Sauerstoff in Form zweiatomiger Moleküle (O2) und als Ozon in
Form dreiatomiger Moleküle (O3). Ozon bildet sich in der höheren Atmosphäre und filtert einen Großteil der
schädlichen UV-Strahlen aus dem Sonnenlicht. Da das Ozonloch durch den Ausstoß verschiedener von Menschen gemachter Chemikalien stetig wächst, erreichen uns leider immer mehr der hautkrebsfördernden Strahlen.
Ozon am Boden, dass u.a. durch Autoabgase entstehen kann, schädigt hingegen die Lungen.
Noch mehr Sauerstoff liegt aber in gebundener Form vor, da er im Gegensatz zu Stickstoff sehr reaktionsfreudig
ist. Verbindungen mit Sauerstoff heißen Oxide. Viele Gesteine sind Verbindungen, die Sauerstoff enthalten. Sauerstoff brennt selbst nicht, unterhält aber eine Verbrennung. Wenn sich ein Stoff mit Sauerstoff verbindet, spricht
man von einer Oxidation. Unter einer Verbrennung versteht man eine rasche Oxidation mit Flammenerscheinung. Als Nachweis von reinem Sauerstoff dient die Glimmspanprobe (Video).
Besonders heftig verläuft die Reaktion bei der Zündung eines Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches im Verhältnis 2
: 1 (Knallgasgemisch). Hierbei entsteht als Reaktionsprodukt Wasser (H 2O). Im Labor erhält man daher auch
Sauerstoff durch Zersetzung von Wasser mit Hilfe des elektrischen Stroms im Hofmannschen Wasserzersetzungsapparat. Dabei entstehen Wasserstoff und Sauerstoff im Verhältnis 2 : 1.
In der Technik wird reiner Sauerstoff wird durch Verflüssigung der Luft gewonnen. Dabei macht man sich zu Nutze, dass er einen höheren Siedepunkt als Stickstoff hat. Man verflüssigt die Luft und "kocht" den Stickstoff, der
zu erst wieder gasförmig wird, ab.
Für die Lebewesen ist Sauerstoff von großer Bedeutung. Pflanzen
produzieren mit Hilfe von Lichtenergie Sauerstoff.
Gut kann man das bei Unterwasserpflanzen wie der Wasserpest sehen. Bei der Energiegewinnung im menschlichen Körper oxidiert der
Sauerstoff die über die Verdauung aufgenommenen Kohlenhydrate zu
Kohlenstoffdioxid. Ist die Lungenfunktion eingeschränkt
oder hat man eine Rauchvergiftung, so wird der Atemluft vermehrt
Sauerstoff zugeführt (s. links und oben).
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In der Technik wird Sauerstoff überall dort verwendet, wo Verbrennungsvorgänge unter
hohen Temperaturen durchgeführt werden sollen: beim Schweißen oder z.B. als Raketentreibstoff, wo mitunter flüssiger Sauerstoff als Oxidationsmittel und Wasserstoff als
Brennstoff verwendet wurden – im Übrigen war ein Leck in der Dichtung der Wasserstofftanks eine der Unglücksursachen bei der Explosion des Space Shuttles „Challenger“
am 28. Januar 1986. Außerdem benötigt man Sauerstoff zur Herstellung zahlreicher chemischer Verbindungen. Beispiele:
Die Oxidation von Ammoniak führt zur Salpetersäure, aus dem Dünger hergestellt wird (->
Stickstoff).