O · Element 8 · Nichtmetall
Das Element, das Eisen rosten lässt, Brennstoff verbrennt und Sie am Leben hält — und das häufigste Element in der Erdkruste.
Struktur
Kein Diagramm aus Punkten auf Ringen — eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um die Ansicht zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.
Gemessene Werte
Jeder Balken zeigt, wo Sauerstoff bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.
Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Werte mit ~ sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 60 pm — das entspricht 0,06 nm; etwa 8,33 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.
Temperaturbereich
Sauerstoff ist über einen Bereich von 36 K flüssig, von 54 K bis 90 K.
Die Geschichte
Sauerstoff ist das dritthäufigste Element im Universum und das häufigste Element in der Erdkruste. Er macht Über 21 % unserer Atmosphäre und fast 50 % der Masse des Planeten aus. Dieses äußerst reaktionsfähige, farb- und geruchlose gasförmige Element ist durch den Prozess der Zellatmung für die meisten Lebensformen auf der Erde unerlässlich.
In den 1770er-Jahren unabhängig voneinander von Carl Wilhelm Scheele und Joseph Priestley entdeckt, revolutionierte Sauerstoff unser Verständnis von Verbrennung und Atmung. Sein Name, abgeleitet von den griechischen Wörtern "oxys" (Säure) und "genes" (Erzeuger), spiegelt Antoine Lavoisiers irrige Annahme wider, dass alle Säuren Sauerstoff enthielten.
Wissenswert: Der Sauerstoff, den wir heute atmen, wurde im Laufe von Milliarden Jahren größtenteils von urzeitlichen Cyanobakterien durch Fotosynthese erzeugt. Dadurch veränderte sich die Erdatmosphäre grundlegend und die Entwicklung komplexen Lebens wurde ermöglicht.Sauerstoff kommt in mehreren Allotropen vor, wobei Dioxygen (O₂) die Form ist, die wir atmen, und Ozon (O₃) die schützende Schicht in unserer Stratosphäre bildet. In der Industrie unterstützt Sauerstoff Verbrennungsprozesse und die Stahlproduktion und dient bei unzähligen chemischen Reaktionen als Oxidationsmittel.
Vom Wasser, das wir trinken (H₂O), bis zu den Mineralien in der Erdkruste bildet Sauerstoff mit nahezu jedem anderen Element Verbindungen und ist damit grundlegend für Chemie, Biologie und Geologie. Seine einzigartige Elektronenkonfiguration verleiht Sauerstoff seine charakteristische Reaktionsfähigkeit und die Fähigkeit, Doppelbindungen zu bilden, die für die organische Chemie und die Prozesse des Lebens entscheidend sind.
Anwendungen
Die größte industrielle Verwendung von Sauerstoff liegt in der Stahlherstellung, bei der er Effizienz und Qualität deutlich verbessert:
Sauerstoff dient in zahlreichen industriellen Prozessen als entscheidendes Oxidationsmittel:
Sauerstoff hat die Papierherstellung durch umweltfreundliches Bleichen revolutioniert:
Sauerstoffbasierte Technologien reinigen Wasser und verringern die Verschmutzung:
Flüssiger Sauerstoff (LOX) ist das am häufigsten verwendete Raketenoxidationsmittel:
Sauerstoffverbrennung verbessert die Effizienz und Qualität der Glasproduktion:
Woher es stammt
461000 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 100 % der Elemente
Sauerstoff ist das dritthäufigste Element im Universum und macht ungefähr 1 % aller Atome aus. Er entsteht hauptsächlich durch die stellare Nukleosynthese in massereichen Sternen:
Der Sauerstoff in unserem Sonnensystem entstand vor ungefähr 4,6 Milliarden Jahren durch den gravitativen Kollaps einer sauerstoffreichen Molekülwolke.
Die Erdatmosphäre enthält 20,946 % Sauerstoff nach Volumen und stellt damit nach Stickstoff das zweithäufigste atmosphärische Gas dar. Dieses gewaltige Reservoir enthält ungefähr 1,2 × 10¹⁵ Tonnen gasförmigen Sauerstoff.
Erstaunliche Tatsache: Nahezu der gesamte atmosphärische Sauerstoff ist biogenen Ursprungs – er wurde über Milliarden von Jahren von photosynthetischen Organismen erzeugt. Das Große Oxidationsereignis vor 2,4 Milliarden Jahren veränderte die Erdatmosphäre grundlegend.Der atmosphärische Sauerstoffkreislauf umfasst einen ständigen Austausch zwischen:
Sauerstoff dominiert die Erdkruste und macht ungefähr 46,1 % nach Masse aus – damit ist er das häufigste Element der festen Erde. Zu den wichtigsten sauerstoffhaltigen Mineralen gehören:
Wasser (H₂O) enthält 88,8 % Sauerstoff nach Masse und macht die Hydrosphäre der Erde zu einem gewaltigen Sauerstoffreservoir:
Wasserökosysteme hängen vom Gehalt an gelöstem Sauerstoff (DO) ab:
Photosynthetische Organismen sind die letztendliche Quelle des Sauerstoffs auf der Erde:
Sauerstoff kommt im gesamten Sonnensystem und im Universum vor:
Handhabung
Die Rolle von Sauerstoff bei der Verbrennung birgt erhebliche Sicherheitsrisiken:
Sicherheitsmaßnahmen für komprimierten Sauerstoff:
Die Verabreichung von Sauerstoff im Gesundheitswesen erfordert eine sorgfältige Überwachung:
OSHA- und behördliche Standards für Sauerstoff am Arbeitsplatz:
Flüssiger Sauerstoff (LOX) bei -183°C birgt zusätzliche Gefahren:
Notfallverfahren bei Sauerstoffzwischenfällen:
Umweltauswirkungen und Abfallmanagement:
DOT-Vorschriften für den Sauerstofftransport:
Schnelle Antworten
Sauerstoff (Symbol O) ist Element 8 im Periodensystem, ein Nichtmetall in der 2, Gruppe 16. Das Element, das Eisen rosten lässt, Brennstoff verbrennt und Sie am Leben hält — und das häufigste Element in der Erdkruste. Bei Raumtemperatur ist es gasförmig.
[He] 2s² 2p⁴; sie ergibt 2 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 6. Seine Außenschale enthält 6 Elektronen, wodurch sein Bindungsverhalten bestimmt wird.Sauerstoff schmilzt bei 54.4 K (-218.8 °C) und siedet bei 90.2 K (-182.9 °C).
Die Standardatommasse von Sauerstoff beträgt 15.999 u. Dabei handelt es sich um einen gewichteten Mittelwert seiner natürlich vorkommenden Isotope, weshalb sie nur selten eine ganze Zahl ist.
Sauerstoff ist bei Raumtemperatur gasförmig; seine Dichte beträgt bei 0 °C und 1 atm etwa 1.429 g/L – es ist ungefähr schwerer als Luft.
Sauerstoff hat eine Elektronegativität von 3.44 nach Pauling. Die Skala reicht von 0,70 (Francium, das Elektronen am wenigsten stark anzieht) bis 3,98 (Fluor, das stärkste). Ein so hoher Wert bedeutet, dass es dazu neigt, Elektronen von fast allem abzuziehen, mit dem es Bindungen eingeht.
Sauerstoff wurde 1774 von Joseph Priestley and Carl Wilhelm Scheele entdeckt. Es ist nach griechisch oxys + genes, „Säurebildner“ benannt.
Sauerstoff macht Über 46.1 % der Erdkruste aus — es gehört zu den häufigsten Elementen überhaupt.