Sauerstoff

Sauerstoff
Elementsymbol	O
Ordnungszahl	8
Relative Atommasse	15,999
Aggregatzustand	gasförmig
Schmelzpunkt	218,3 °C
Siedepunkt	-183 °C
Elementkategorie	Nichtmetall

Sauerstoff (dt. zu frz. oxygène: zu altgr. ὀξύς oxýs „scharf, sauer“ und γεννάω -genes „hervorbringend“) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol O und der Ordnungszahl 8. Es handelt sich um ein farb-, geschmack- und geruchloses Gas, das mit fast allen anderen Elementen Verbindungen bildet. Im Periodensystem der Elemente steht es in der sechsten Hauptgruppe, gehört also zu den Chalkogenen. Sauerstoff ist das häufigste Element auf der Erde. Nach Fluor (Ordnungszahl 9) ist es das Element mit der zweitgrößten Elektronegativität und damit extrem reaktionsfreudig.

Als gasförmiges Element ist der Sauerstoff ein wichtiger Bestandteil der Luft (20,95 Prozent Volumenanteil, 23,1 Prozent Gewichtsanteil). Mit Wasserstoff gebunden kommt er auch im Wasser vor, zudem ist er Teil der meisten organischen Stoffe. Sauerstoff ist außerdem für fast alle Lebewesen notwendig. Bei der Photosynthese der grünen Pflanzen wird er an die Atmosphäre abgegeben und durch die menschliche und tierische Atmung verbraucht.

Weitere Eigenschaften

Molekularer Sauerstoff ist sehr reaktionsfähig und verbindet sich mit den meisten Elementen unter Wärmeabgabe zu Oxiden (Oxidation). Insbesondere mit unedlen Metallen bildet Sauerstoff Metalloxide (unterschiedliche Eisenoxide, Magnesiumoxid und andere). Mit Nichtmetallen reagiert Sauerstoff zu Nichtmetalloxiden (Wasser, Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid und andere).

Besonders wenn Oxidationen mit sehr hoher Reaktionsgeschwindigkeit, bei hoher Temperatur und unter Aussendung von Licht bzw. unter Flammenerscheinungen ablaufen, spricht man von Verbrennung. Einige Oxidationen verlaufen äußerst heftig, wie zum Beispiel die Knallgasreaktion (Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff). Sauerstoff ist selbst nicht brennbar, fördert jedoch die Verbrennung. Flüssiger Sauerstoff ist von blauer Farbe.

Geschichte

Sauerstoff wurde bereits 1771 von dem deutschen Forscher Carl Wilhelm Scheele entdeckt. Ihm gelang es auch erstmals, das Element herzustellen, wofür er Braunstein mit konzentrierter Schwefelsäure erhitzte. Dem so entstandenen Sauerstoff gab er den Namen „Feuerluft“. Unabhängig von Scheele stieß drei Jahre später (1774) dann auch der englische Hobbychemiker Joseph Priestley beim Erhitzen von Quecksilberoxid auf das Gas und bezeichnete dieses als „dephlogistierte Luft“. Als „Phlogiston“ bezeichneten die Chemiker der damaligen Zeit einen unbekannten Stoff, von dem sie annahmen, daß er immer dann entwich, wenn etwas verbrannte. Der französische Chemiker Antoine Laurent de Lavoisier machte deutlich, daß bei einer Oxidation kein Phlogiston abgegeben, sondern Sauerstoff aufgenommen wird, und prägte 1779 schließlich den Begriff „Oxygène“ („Säuremacher“). Lavosier glaubte noch, daß der Sauerstoff in allen Säuren enthalten sei, daher der deutsche Name des Elements sich deshalb auch von den Säuren ableitet.

Vorkommen

In freiem Zustand kommt Sauerstoff als Bestandteil der Luft vor, in gebundenem Zustand im Wasser und in zahlreichen Mineralien der Erdkruste, in denen etwa tausendmal mehr Sauerstoff gebunden ist als in allen Ozeanen. Insgesamt ist er schätzungsweise zu 48,9 Prozent Gewichtsanteil in der Erdkruste vertreten. Eine weitere natürlich vorkommende Form des Sauerstoffs ist das Ozon, ein farbloses Gas mit charakteristischem Geruch. Sowohl der gesamte freie atmosphärische, als auch der im Wasser gelöste Sauerstoff ist ausschließlich biologischen Ursprungs (Photosynthese).

Verwendung

Technisch findet Sauerstoff vielseitige Verwendung, so unter anderem in Gebläsebrennern zum autogenen Schweißen und Schneiden, bei der Herstellung von Eisen und Stahl, in der chemischen Industrie zum Beispiel zur Kohlevergasung und in der Erdölverarbeitung beim thermischen Kracken sowie zu zahlreichen Oxidationen, bei der Abfallverbrennung und bei der biologischen Abwasserreinigung, zum Bleichen und in Brennstoffzellen. Flüssiger Sauerstoff wird unter anderem auch als Raketentreibstoff verwendet, findet Einsatz in der Medizin (vor allem zur Beatmung Verletzter) und ermöglicht die Luft- und Raumfahrt sowie Expeditionen in die Unterwasserwelt. Bedeutung hat Sauerstoff auch in der biologischen Abwasserbehandlung erlangt. Ganz allgemein wird überall dort, wo es bei Verbrennungsvorgängen auf die Erreichung möglichst hoher Temperaturen ankommt, Sauerstoff anstelle von Luft verwendet.

Verweise

• Lexikon der Chemie: Sauerstoff (Spektrum.de)
• Chemie und Physik des chemischen Elements Sauerstoff (Internetchemie.info)
• Eigenschaften - Gesundheitliche Auswirkungen von Sauerstoff – Umwelttechnische Auswirkungen von Sauerstoff