Sauerstoff

Eigenschaften
[He] 2s2 2p4 8O Periodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Sauerstoff, O, 8
Elementkategorie	Nichtmetalle
Gruppe, Periode, Block	16, 2, p
Aussehen	Farbloses Gas
CAS-Nummer	7782-44-7 (O2)
EG-Nummer	231-956-9
ECHA-InfoCard	100.029.051
ATC-Code	V03AN01
Massenanteil an der Erdhülle	49,4 % (1. Rang)[1]
Atomar[2]
Atommasse	15,999 (15,99903 – 15,99977)[3][4] u
Atomradius (berechnet)	60 (48) pm
Kovalenter Radius	73 pm
Van-der-Waals-Radius	152 pm
Elektronenkonfiguration	[He] 2s2 2p4
1. Ionisierungsenergie	13.618055(7) eV[5] ≈ 1313.94 kJ/mol[6]
2. Ionisierungsenergie	35.12112(6) eV[5] ≈ 3388.67 kJ/mol[6]
3. Ionisierungsenergie	54.93554(12) eV[5] ≈ 5300.47 kJ/mol[6]
4. Ionisierungsenergie	77.41350(25) eV[5] ≈ 7469.27 kJ/mol[6]
5. Ionisierungsenergie	113.8990(5) eV[5] ≈ 10989.6 kJ/mol[6]
6. Ionisierungsenergie	138.1189(21) eV[5] ≈ 13326.4 kJ/mol[6]
Physikalisch[2]
Aggregatzustand	gasförmig (O2)
Kristallstruktur	kubisch
Dichte	1,429 kg · m−3[7] bei 273,15 K
Magnetismus	paramagnetisch (χm = 1,9 · 10−6)[8]
Schmelzpunkt	54,8 K (−218,3 °C)
Siedepunkt	90,15 K[9] (−183 °C)
Verdampfungsenthalpie	6,82 kJ/mol[9]
Schmelzenthalpie	0,222 kJ·mol−1
Schallgeschwindigkeit	317,5 m·s−1 bei 293 K
Spezifische Wärmekapazität	920 J·kg−1·K−1 bei 298 K
Wärmeleitfähigkeit	0,02658 W·m−1·K−1
Chemisch[2]
Oxidationszustände	−2, −1, 0, +1, +2
Normalpotential	1,23
Elektronegativität	3,44 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP 15O {syn.} 122,24 s β+ 2,754 15N 16O 99,762 % Stabil 17O 0,038 % Stabil 18O 0,2 % Stabil
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
Spin- Quanten- zahl I γ in rad·T−1·s−1 Er (1H) fL bei B = 4,7 T in MHz 17O 5/2 −3,628 · 107 0,029 027,1
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[10] ggf. erweitert[7] Gefahr H- und P-Sätze H: 270​‐​280 P: 244​‐​220​‐​370+376​‐​403[7]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Sauerstoff (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 %^[11] 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).^[12]

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.

1. ↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
2. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Sauerstoff) entnommen.
3. ↑ Angegeben ist der von der IUPAC empfohlene Standardwert, da die Isotopenzusammensetzung dieses Elements örtlich schwanken kann, ergibt sich für die mittlere Atommasse der in Klammern angegebene Bereich. Siehe: Michael E. Wieser, Tyler B. Coplen: Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report). In: Pure and Applied Chemistry. 2010, S. 1, doi:10.1351/PAC-REP-10-09-14.
4. ↑ IUPAC, Standard Atomic Weights Revised 2013.
5. ↑ ^{a b c d e f} Eintrag zu oxygen in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. und NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1). Hrsg.: NIST, Gaithersburg, MD. doi:10.18434/T4W30F (physics.nist.gov/asd).  Abgerufen am 11. Juni 2020.
6. ↑ ^{a b c d e f} Eintrag zu oxygen bei WebElements, www.webelements.com, abgerufen am 11. Juni 2020.
7. ↑ ^{a b c} Eintrag zu Sauerstoff in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 9. August 2016. (JavaScript erforderlich)
8. ↑ Robert C. Weast (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
9. ↑ ^{a b} Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
10. ↑ Eintrag zu Oxygen im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. August 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
11. ↑ Eintrag zu Sauerstoff. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 20. Dezember 2012.
12. ↑ Wissenschaft-Online-Lexika: Eintrag zu Sauerstoff im Lexikon der Geowissenschaften, abgerufen am 20. Dezember 2012.