Sauerstoff
| Allgemeine
Eigenschaften |
| Name |
Sauerstoff, engl. "oxygen" |
| Formelzeichen |
O |
| Ordnungszahl |
8 |
| Isotope (%) |
16O
- 99,762
17O - 0,038
18O - 0,200 |
| Alle Isotope künstlich |
nein |
- Sauerstoff ist ein bei
Zimmertemperatur farb- und geruchloses Gas, welches schwerer als Luft
ist.
- Flüssiger Sauerstoff ist eine
hellblaue Flüssigkeit.
- In Wasser und in Ethanol ist
Sauerstoff schwach löslich. Die Wasserlöslichkeit nimmt mit
zunehmender Temperatur ab.
- Sauerstoff ist sehr reaktionsfreudig.
Es oxidiert die meisten anderen Elemente, oftmals unter Feuer- und
Lichterscheinung.
- Je höher die Sauerstoffkonzentration
ist, umso heftiger verlaufen die Verbrennungen. Sie laufen in der
Regel erst unter Zufuhr von Aktivierungsenergie an. Besonders heftig
verläuft die Reaktion bei der Zündung eines Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches
im Verhältnis 2:1 (Knallgasgemisch). Hierbei entsteht als
Reaktionsprodukt Wasserdampf.
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| Chemische
Eigenschaften |
| Elektronegativität nach Pauling
(Oxidationsstufe) |
3,44 (II) |
| Elektronenkonfiguration |
1s22s22p4 |
| Oxidationszahlen |
-2, -1 |
| bevorzugt |
-2 |
| Physikalische
Eigenschaften |
| Mittlere Atommasse (u) |
15,9994 ± 3 |
| Dichte (d/cm3) |
1,42904 |
| Schmelztemperatur (°C) |
-218,8 |
| Siedetemperatur (°C) |
-182,962 |
| Härte (Mohs) |
k.A. |
| Atomradius in pm |
60,4 |
| Ionenradius in pm (Ladung bzw.
Oxidationszahl) |
140 (2-) |
| 1. Ionisierungsenergie (kj/mol bei 25° C) |
1320 |
| Radioaktive
Eigenschaften |
| Alle Isotope radioaktiv |
nein |
| Langlebigstes Isotop |
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| Halbwertszeit |
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| Strahlungsart |
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| Geschichtliches |
| 1771/72 |
- Durch Erhitzen von Braunstein (MnO2) mit konzentrierter Schwefelsäure stellt der schwedische Chemiker Carl Wilhelm Scheele ein Gas her, das er, da es Verbrennungen fördert, zuerst als "Feuerluft"
bezeichnet..
- Völlig unabhängig davon entdeckt der englische Chemiker Joseph
Priestley ein Gas, dass sich beim Erhitzen von Quecksilberoxid bildet.
Dieses nennt er "dephlogistisierte Luft".
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1775
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- Erklärung der Mitwirkung von
Sauerstoffs bei Oxidationen und bei Atmungsvorgängen durch den französischen
Chemiker Antoine Lavoisier.
- Von ihm stammt auch der französische Name Oxygéne
("Säurebildner"), da er irrtümlich annimmt, dass
Sauerstoff Bestandteil aller Säuren ist.
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| Vorkommen |
- Sauerstoff ist das nach Wasserstoff
und Helium dritthäufigste Element im
Universum.
- Im Wasser ist Sauerstoff zu 88,1
Gewichts-%, in der Erdkruste mit 47,3 Gewichts-% enthalten, womit es
das häufigste chemische Element auf der Erde ist.
- Viele Mineralien
enthalten Sauerstoff.
- 20,95 % der Lufthülle der Erde
bestehen aus Sauerstoff.
- Sauerstoff ist für die meisten
Lebewesen der Erde von existentieller Bedeutung.
- Elementarer Sauerstoff tritt in der
Natur in zwei Formen auf: In Form zweiatomiger Moleküle (O2)
und als Ozon in Form dreiatomiger Moleküle (O3).
- Der normale Luftsauerstoff O2 liegt als Diradikal (·O-O·) vor, was seine hohe
Reaktivität erklärt.
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| Verwendung |
- Reiner Sauerstoff findet überall Verwendung,
wo Verbrennungsvorgänge unter hohen Temperaturen durchgeführt
werden sollen, z.B. beim Schweißen, oder bei der Stahlerzeugung
nach dem Sauerstoffblasverfahren.
- Flüssiger Sauerstoff wird von
Flüssiggasraketen als Treibstoff (zusammen mit Wasserstoff
oder Methanol) verwendet.
- Technischer Sauerstoff ist im Handel
in blauen Stahlflaschen erhältlich, medizinischer wird in weißen
Druckflaschen ausgeliefert.
- Sauerstoff ist Bestandteil vieler
Stoffe, so dass er in der synthetischen Chemie, meist jedoch bereits
in Form einer seiner Verbindungen eingesetzt wird.
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| Herstellung |
- Laborverfahren
- Durch elektrolytische Zersetzung
von Wasser im Hofmannschen Zersetzungsapparat am Pluspol.
- Durch thermische Zersetzung
sauerstoffreicher chemischer Verbindungen wie Kaliumchlorat oder
Kaliumpermanganat.
- Technische Verfahren
- Durch Verflüssigung von Luft
und anschließende fraktionierte Destillation.
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| Nachweis |
Sauerstoff
- Glimmspanprobe
- Ein glimmender Holzspan brennt
beim Einbringen in eine stark sauerstoffhaltige Atmosphäre mit
heller Flamme.
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Wasserstoffperoxid
- Mit Iodid
- 2 I- + H2O2
+ 2 H+ ----> I2 + 2 H2O
- Wasserstoffperoxid ist ein
Oxidationsmittel, das z.B. Iodid zu Iod
zu oxidieren vermag. Das freie Iod erzeugt eine Gelb- bis
Braunfärbung.
- Mit PbS
- 4 H2O2 + PbS
----> 4 H2O + PbSO4
- Wasserstoffperoxid vermag
schwarz-braunes Bleisulfid zu weißem Bleisulfat zu oxidieren.
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