Chemisches Element · Referenzseite

Sauerstoff

Sauerstoff ist Element 8 (O) in Periode 2, Gruppe 16 und im p-Block. Bei Raumtemperatur ist der Referenzzustand gasförmig. Die Elektronenkonfiguration lautet [He] 2s2 2p4.

Ordnungszahl8

Standard-Atomgewicht[15.99903, 15.99977]

Gruppe16

Periode2

Blockp

Elektronenkonfiguration[He] 2s2 2p4

Elektronenstruktur

Was seine Chemie bestimmt

Sauerstoff besitzt sechs Valenzelektronen. Durch Aufnahme oder gemeinsames Nutzen von zwei Elektronen kann die Außenschale vervollständigt werden; deshalb sind Oxide sowie O–H- und O–C-Bindungen so verbreitet.

Die Konfiguration [He] 2s2 2p4 begünstigt in vielen Verbindungen negative Oxidationsstufen. Wegen seiner hohen Elektronegativität prägt Sauerstoff die Polarität und Reaktivität zahlreicher Bindungen.

Chemische Formen

Verbindungen, Ionen und Materialien

Elementarer Sauerstoff liegt hauptsächlich als O₂ und in kleinerem Umfang als O₃ vor. In Verbindungen bildet er Wasser, Oxide, Peroxide, Oxosäuren sowie sehr viele organische und anorganische Stoffe.

Physikalisches Verhalten

Aggregatzustand und Phasenübergänge

Der Referenzzustand von Sauerstoff bei Raumtemperatur ist gasförmig. Zu den angegebenen Stoffdaten gehören Dichte: 1.429 g/L; Schmelzpunkt: 54.37 K (-218.8 °C); Siedepunkt: 90.19 K (-183 °C). Messwerte können von Reinheit, Druck, Kristallstruktur oder allotroper Form abhängen.

Vorkommen und Anwendungen

Wo Sauerstoff vorkommt und wofür es verwendet wird

Sauerstoff kommt in natürlichen Rohstoffen, Mineralen oder chemischen Verbindungen vor und wird technisch unter anderem in Bereichen wie Atmung, Metallurgie und Stahl eingesetzt.

In der Praxis

Konkrete Anwendungsbeispiele

Atmung

Sauerstoff ist an der Atmung beziehungsweise am Transport oder an der Nutzung von Sauerstoff in biologischen Systemen beteiligt.

Metallurgie

Sauerstoff wird in metallurgischen Prozessen gewonnen, legiert, raffiniert oder als Hilfsstoff eingesetzt; seine konkrete Rolle hängt vom jeweiligen Metall- und Prozesssystem ab.

Stahl

Sauerstoff wird bei bestimmten Stahlsorten als Grundbestandteil oder Legierungselement genutzt, um Gefüge und mechanische Eigenschaften einzustellen.

Wasseraufbereitung

Sauerstoff oder seine Verbindungen werden bei Desinfektion, Reinigung, Oxidation oder anderen Schritten der Wasseraufbereitung eingesetzt.

Position im Periodensystem

Was die Nachbarelemente zeigen

Sauerstoff steht in Periode 2, Gruppe 16 und im p-Block. Im dargestellten Ausschnitt liegen links davon Stickstoff; rechts davon Fluor, Phosphor. Solche Vergleiche zeigen, welche Eigenschaften sich innerhalb einer Periode oder Gruppe regelmäßig verändern und welche Besonderheiten das Element selbst besitzt.

Referenzdaten

Physikalische und atomare Eigenschaften

KlassifikationNichtmetall

Aggregatzustand bei RaumtemperaturGasförmig

Elektronenschalen2 · 6

Dichte1.429 g/L

Schmelzpunkt54.37 K (-218.8 °C)

Siedepunkt90.19 K (-183 °C)

Pauling-Elektronegativität3.44

Erste Ionisierungsenergie1 314 kJ/mol

Elektronenaffinität141 kJ/mol

Die Werte beziehen sich, soweit anwendbar, auf das Element oder das neutrale Atom. Stoffdaten können von allotroper Form, Druck, Reinheit und Messbedingungen abhängen.

Geschichte

Entdeckung und Identifizierung

Die Entdeckung beziehungsweise Identifizierung von Sauerstoff wird mit Carl Wilhelm Scheele verbunden. Entdeckung, Isolierung einer reinen Probe und Einordnung über die moderne Ordnungszahl erfolgten historisch nicht immer im selben Schritt.

Isotope und Atomgewicht

Wie die Isotopenzusammensetzung die Zahlen verändert

Das Standard-Atomgewicht wird als Intervall [15.99903, 15.99977] angegeben. Natürliche Isotopenverhältnisse können zwischen Proben leicht schwanken; eine einzelne Dezimalzahl würde diese reale Variation verdecken.

Isotope von Sauerstoff besitzen dieselbe Protonenzahl, unterscheiden sich aber in der Zahl der Neutronen. Dadurch ändern sich Atommasse und bei radioaktiven Isotopen auch Kernstabilität und Halbwertszeit.

Sicherheit

Umgang und Exposition

Die Gefährdung durch Sauerstoff hängt von chemischer Form, Dosis und Aufnahmeweg ab. Element, Ionen und Verbindungen können biologisch sehr unterschiedlich wirken; maßgeblich sind die Sicherheitsdaten der tatsächlich verwendeten Substanz.