8OSauerstoff

Sauerstoff (historisch auch Oxygenium, kurz Oxygen, genannt; gebildet aus altgriechisch ὀξύς oxýs „scharf, spitz, sauer“ und -gen, zusammen „Säureerzeuger, Säurebildner“) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol O. Entsprechend seiner Ordnungszahl 8 steht es an achter Stelle im Periodensystem und dort zusammen mit den Elementen Schwefel, Selen, Tellur, Polonium und Livermorium, die die Chalkogene bilden, in der sechsten Hauptgruppe, bzw. 16. IUPAC-Gruppe. Sauerstoff ist bezüglich der Masse mit 48,9 % das häufigste Element der Erdkruste, das häufigste Element der Erdhülle und mit rund 30 % das zweithäufigste Element der Erde insgesamt (Eisen ist an 1. Stelle). Unter Normalbedingung tritt Sauerstoff in Form eines kovalenten Homodimers auf, also einer Verbindung aus zwei Sauerstoff-Atomen und mit der Summenformel O2, bezeichnet als molekularer Sauerstoff, Dioxygen oder Disauerstoff. Es ist ein farb- und geruchloses Gas, das in der Luft zu 20,942 % enthalten ist. Es ist an vielen Verbrennungs- und Korrosionsvorgängen beteiligt. Fast alle Lebewesen benötigen Sauerstoff zum Leben (in der Regel geben Pflanzen aber während der Photosynthese mehr Sauerstoff ab, als sie verbrauchen). Sie entnehmen ihn meistens durch Atmung aus der Luft oder durch Resorption aus Wasser (gelöster Sauerstoff). In hohen Konzentrationen dagegen ist er für die meisten Lebewesen giftig.

Die metastabile, energiereiche und reaktive allotrope Form aus drei Sauerstoffatomen (O3) wird Ozon genannt.

Atomarer Sauerstoff, das heißt Sauerstoff in Form freier, einzelner Sauerstoffatome, kommt stabil nur unter extremen Bedingungen vor, beispielsweise im Vakuum des Weltalls oder in heißen Sternatmosphären. Er hat jedoch eine wesentliche Bedeutung als reaktives Zwischenprodukt in vielen Reaktionen der Atmosphärenchemie.

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Atomare Eigenschaften

Relative Atommasse15,999 ±0,001 [15,999 … 15,9997]
Atommasse15,9991 u

Atomradien

Radius (empirisch)60 pm
Radius (berechnet)48 pm
Kovalenter Radius66 ±2 pm
Van-der-Waals-Radius152 pm

Atomhülle

ElektronenkonfigurationHe 2s2 2p4
Ionisierungsenergie(1.) 13,618055 eV
(2.) 35,12112 eV
(3.) 54,93554 eV
(4.) 77,4135 eV
(5.) 113,899 eV
(6.) 138,1189 eV
Schalenmodell
Elektronen
k-Schale:2
l-Schale:6

Physikalische Eigenschaften

Aggregatzustandgasförmig
Dichte0,001429 g·cm−3 (273,1 K)
Molares Volumen1,736·10-5 m3·mol−1
Schallgeschwindigkeit317,5 m·s−1 (293 K)

Temperaturen

Schmelzpunkt54,36 K
Siedepunkt90,18 K
Flüssigkeitsbereich35,82 K
Tripelpunkt54,36 K @ 0,1463 kPa
Kritischer Punkt154,5 K @ 5,043 MPa
Sprungtemperatur0,6 K

Enthalpien

Schmelzenthalpie0,222 kJ·mol-1
Verdampfungsenthalpie3,41 kJ·mol-1
Bindungsenergie249 kJ·mol-1

Wärme und Leitfähigkeit

Spezifische Wärmekapazität920 J·kg−1·K−1 (298 K)
Wärmeleitfähigkeit0,02658 W·m-1·K-1

Magnetismus

Magnetismusparamagnetisch
Magnetische Suszeptibilität0,00345 cm3·mol−1 (293 K)

Optische Eigenschaften

Brechungsindexgasförmig: 1
flüssig: 1,221

Chemische Eigenschaften

Basizität
Oxidationszustand-2, -1, 0, +1, +2
Normalpotential1,23 V

Elektronegativität

Pauling-Skala3,44
Sanderson-Skala3,65
Allred-Rochow-Skala3,5
Mulliken-Skala3,41
Allen-Skala3,61
Ghosh-Gupta-Skale8,786 eV
Boyd-Edgecombe-Skale3,62
Nagle-Skale3,62
Pearson-Skale7,54 eV

Weitere Eigenschaften

Natürliches Vorkommenprimordial
Kristallstruktureinfach kubisch
Goldschmidt-Klassifikationlithophil
Supraleitermit Sprungtemperatur (Festkörper, Normaldruck)
Preis/kg0,154 USD

Natürliche Häufigkeiten

satellite_alt
Universum
1·107 ppb ≈ 1·1017 M☉
sunny
Sonne
9·106 ppb ≈ 1,79·1016 Mt
destruction
Meteorit
4,1·108 ppb ≈ 410 kg
public
Erdkruste
4,6·108 ppb ≈ 1,27·1010 Mt
water_drop
Ozeane
8,57·108 ppb ≈ 1,17·106 Mt
waves
Fließendes Gewässer
8,8·108 ppb ≈ 14.000 Mt
accessibility_new
Menschlicher Körper
6,1·108 ppb ≈ 42,6 kg