Wikijunior Die Elemente/ Elemente/ Sauerstoff


Die Position von Sauerstoff im Periodensystem der Elemente.	Die Werte.

Wie sieht Sauerstoff aus? Wie riecht oder schmeckt er? Und wie fühlt er sich an?

Reiner Sauerstoff kommt in zwei verschiedenen Formen vor, nämlich als Verbindung zwischen zwei (O₂) oder drei Sauerstoff-Atomen (O₃).

O₂ ist normalerweise ein farbloses Gas, aber unterhalb von −182,97 °C ist es eine blaue Flüssigkeit.
O₃ heißt Ozon und ist ein giftiges Gas mit einem stechenden Geruch.

Wie er entdeckt wurde

Im Jahre 1772 entdeckte Carl Wilhelm Scheele, dass beim Erhitzen bestimmter Mineralien ein Gas entstand, das Verbrennungsprozesse viel stärker förderte als normale Luft. Er war auch in der Lage, das Gas in seiner reinen Form zu speichern, um damit zu experimentieren. Jedoch wartete er einige Jahre damit, seine Arbeit zu veröffentlichen.

Etwa zur gleichen Zeit, nämlich 1774, führte Joseph Priestley ähnliche Experimente zur Erzeugung und Speicherung des Gases durch. So wie Scheele zeigte er die Fähigkeit des Gases auf, Verbrennungsprozesse besser zu fördern als Luft. Er veröffentlichte seine Arbeit ohne zu zögern und galt damit als Entdecker des Elements Sauerstoff.

Woher sein Name kommt

Im Englischen wird Sauerstoff „Oxygen“ genannt. Dieser Name kommt aus dem Griechischen und bedeutet „Säure-bildend“. (gr. „oxys“ = sauer; „-genos“ = erzeugend). Im Deutschen wurde „oxys“ direkt mit „Sauer“ übersetzt. Als das Element seinen Namen erhielt, dachten die Wissenschaftler noch, jede Säure enthalte Sauerstoff – heute wissen wir, dass dies nicht ganz richtig ist.

Wusstest du, dass...

Sauerstoff das häufigste Element in der Erdkruste ist?
der meiste Sauerstoff in unserer Atmosphäre durch Photosynthese in Pflanzen oder Biosynthese in Bakterien entstanden ist?
Sauerstoff das dritthäufigste Element in unserem Universum ist?
dein Körper etwa zu 61% aus Sauerstoff besteht?

Wo wir ihn finden

Sauerstoff ist sehr häufig anzutreffen, aber nur in der Atmosphäre ist er als ungebundenes Element zu finden. Die Luft, die wir atmen, enthält 21% Sauerstoff. Meistens ist er aber an andere Elemente gebunden:

Wasserstoff und Sauerstoff bilden Wasser (H₂O)
Wenn Stoffe verbrennen, die Kohlenstoff enthalten – z.B. Holz oder Kohle – entsteht Kohlendioxid (CO₂)
Sehr viele Mineralien enthalten Sauerstoff – z.B. Sand und Erze, aus denen Metalle gewonnen werden.

Wofür brauchen wir ihn?

Taucher benutzen Druckluftflaschen, die mit Sauerstoff und Stickstoff gefüllt sind, damit sie unter Wasser atmen können. Das Wasser H₂O selbst besteht aus Wasserstoff- und Sauerstoffatomen.

Ohne Sauerstoff wäre das Leben, wie wir es kennen, gar nicht möglich. Unter allen Lebewesen gibt es nur ein paar Mikroben, die ohne ihn auskommen. Alle anderen Lebewesen sind vom Sauerstoff abhängig. Sogar winzige Bakterien und Pilze brauchen ihn. Die Tiere und wir Menschen müssen ihn einatmen, um zu überleben, denn in unseren Muskeln und in unserem Gehirn werden Sauerstoff und Traubenzucker verbrannt, um unserem Körper Energie zu liefern – ohne Sauerstoff müssten wir sterben. Auch Fische müssen „atmen“ – im Wasser ist immer etwas Sauerstoffgas gelöst – Fische filtern mit ihren Kiemen den Sauerstoff aus dem Wasser. Pflanzen erzeugen Sauerstoff! Mit ihren Blättern nehmen sie Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf und mit der Energie des Sonnenlichts trennen sie Kohlenstoff und Sauerstoff.

Reiner Sauerstoff sorgt dafür, das Verbrennungen um ein vielfaches stärker ablaufen als in normaler Luft. In der Technik gibt es viele Anwendungen für reinen Sauerstoff, nämlich dort, wo viel Energie freigesetzt werden soll:

in einigen Raketen werden flüssiger Sauerstoff und Wasserstoff als Treibstoff verwendet.

Eisenbahnschiene wird mit einem Schweißbrenner geteilt.

Bei einer bestimmten Schweißtechnik werden Sauerstoff und ein Gas verbrannt, das Acetylen heißt. Mit der Hitze der Flamme werden Metalle wie Stahl geschmolzen. Dabei verbinden sich die Metallteile sehr fest miteinander. Stahl schmilzt bei etwa 1300 bis 1500 °C, die Flamme des Schweißbrenners ist sogar 3200 °C heiß!

Ist er gefährlich?

Sauerstoff ist giftig - und lebenswichtig! - Wie kann das sein?

Sauerstoff steht, nach Fluor und Chlor, an dritter Stelle der reaktionsfreudigen nichtmetallischen Elemente.

(+) Sauerstoff ist lebenswichtig, weil Reaktionen mit ihm viel Energie erzeugen. Diese Energie benötigen wir.

(-) Sauerstoff reagiert so leicht, dass es uns vergiften kann, aber wir Menschen verfügen über ausreichend gute Schutzmechanismen, um mit den 20 % Sauerstoff in der Luft zurecht zu kommen. (Bei normalem Druck.)

Vor allem Taucher sind gefährdet, denn sie atmen Sauerstoff mit hohem Druck. Eine Gefahr ist, dass die Lungenbläschen anschwellen, und man nicht mehr atmen kann. Eine andere Gefahr ist die Vergiftung des Nervensystems. Ist zu viel Sauerstoff im Blut kann das giftige Abfallprodukt Kohlendioxid (CO₂) nicht mehr schnell genug abtransportiert werden.

Ozon O₃ ist eine extrem seltene Form von Sauerstoff, die Atmosphäre enthält nur 0,0000004% davon (das wären 0,1 Liter von der Luft einer mittelgroßen Wohnung, wenn das Ozon gleichmäßig in der Atmosphäre verteilt wäre). Etwa 90 % des Ozons befinden sich hoch oben in der Stratosphäre in einer Höhe von 20-30 Kilometern und bilden die sogenannte „Ozonschicht“.

Die Ozonschicht ist ein wichtiger Schutzschild und filtert gefährliche ultraviolette Strahlung aus dem Sonnenlicht. Über der Antarktis ist die Ozonschicht deutlich schwächer, man spricht von einem „Ozonloch“. Weil Australien so nahe an der Antarktis liegt, ist dort die ultraviolette Strahlung besonders stark. Australien hat deshalb die meisten Hautkrebserkrankungen der Welt, mit steigender Tendenz.

Ozon kann aber auch in der Nähe der Erdoberfläche entstehen, vor allem in der Umgebung von Städten mit hoher Umweltverschmutzung, besonders an heißen Tagen. In den Nachrichten wird dann vor „Sommersmog“ gewarnt.

Wenn wir zu viel Ozon einatmen, kann es zu Kopfschmerzen und Reizung der Augen und der Schleimhäute im Hals kommen. Die Leistungsfähigkeit des Körpers lässt nach. Wenn man besonders viel davon einatmet, kann Ozon Entzündungen in der Lunge auslösen. Deshalb sollte man bei „Ozon-Alarm“ jede Anstrengung vermeiden.

wirkt entzündend

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