Top 10 articles

Liste der Krankenhäuser in England
Libysche Armee
Odnoklassniki.ru
Libysche Luftwaffe
nasza-klasa.pl
Justin Biber
Der Blitz und die Sonne
Liste von Farben
Liste Moto Guzzi der Motorräder
Liste der politischen Parteien in Flandern

News:

Sauerstoff

Dieser Artikel ist über das chemische Element und seine beständigste Form, O2 oder dioxygen. Für andere Formen dieses Elements, sehen Sie Allotropes des Sauerstoffes. Für anderen Gebrauch sehen Sie Sauerstoff (Disambigusierung).
8 Stickstoff ← Sauerstoff → Fluor
-
↑
O
↓
S
Allgemein
Name, Symbol, Zahl Sauerstoff, O, 8
Chemische Reihe Nichtmetalle, chalcogens
Gruppe, Periode, Block 16, 2, p
Aussehen

Flüssiger Sauerstoff
Standardatomgewicht 15.9994(3) g·Mol−1
Elektronkonfiguration 1s2 2s2 2p4
Elektronen pro Oberteil 2, 6
Physikalische Eigenschaften
Phase Gas
Schmelzpunkt 54.36 K
(- ° 218.79C, ° -361.82F)
Siedepunkt 90.20 K
(- ° 182.95C, ° -297.31F)
Kritischer Punkt 154.59 K, 5.043 MPa
Hitze des Schmelzverfahrens (O2) 0.444 kJ·Mol−1
Hitze von Verdampfung (O2) 6.82 kJ·Mol−1
Spezifische Hitzekapazität (°C 25) (O2)
29.378 J·Mol−1·K−1
Dampfdruck
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
an T/K       61 73 90
Atomeigenschaften
Kristallstruktur Kubik
Oxidation Zustände 2, 1, −1, −2
(Nulloxid)
Electronegativity 3.44 (Pauling Skala)
Ionisierungenergie
(mehr)		 1.: 1313.9 kJ·Mol−1
2.: 3388.3 kJ·Mol−1
3.: 5300.5 kJ·Mol−1
Atomradius 60 P.M.
Atomradius (calc.) 48 P.M.
Kovalenter Radius 73 P.M.
Van Der Waals Radius 152 P.M.
Verschieden
Magnetische Einrichtung paramagnetisch
Wärmeleitfähigkeit (300 K) 26.58x10-3  W·m−1·K−1
Schallgeschwindigkeit (Gas, °C 27) 330 m/s
CAS Registerzahl 7782-44-7
Vorgewählte Isotope
Hauptartikel: Isotope des Sauerstoffes
ISO Na Halbwertzeit DM De (MeV) DP
16O 99.76% 16O ist beständig mit 8 Neutronen
17O 0.039% 17O ist beständig mit 9 Neutronen
18O 0.201% 18O ist beständig mit 10 Neutronen
Hinweise
Dieser Kasten: Ansicht • Gespräch • redigieren Sie

Sauerstoff ist Element mit Ordnungszahl 8 und dargestellt worden durch das Symbol O. Es ist ein Mitglied von chalcogen Gruppe auf periodische Tabelleund ist ein in hohem Grade reagierendes nicht-metallisch Periode 2 Element das bildet bereitwillig sich Mittel (vornehmlich Oxide) mit fast allen weiteren Elementen. An Standardtemperatur und Druck zwei Atome des Elements Bindung das dioxygen bilden, ein farbloses, geruchlos, geschmacklos diatomic Gas mit der Formel O2. Sauerstoff ist drittes reichlich vorhandenstes Element im Universum durch Masse nachher Wasserstoff und Helium[1] und reichlich am vorhandensten Element durch Masse in Kruste der Masse.[2] Sauerstoff setzt 88.8% der Masse des Wassers und 20.9% des Volumens von fest Luft.[3]

Alle Hauptkategorien strukturelle Moleküle in lebenden organismen, wie Proteine, Kohlenhydrateund Fette, enthalten Sie Sauerstoff, wie der Major anorganische Mittel das enthalten Tieroberteile, Zähne und Knochen. Sauerstoff in Form O2 wird aus Wasser vorbei produziert cyanobacteria, Algen und Betriebe während Fotosynthese und wird innen verwendet zellulare Atmung für alles komplizierte Leben. Sauerstoff ist zu giftig anaerobe organismen, dem die dominierende Form von waren frühes Leben auf Masse bis O2 vor an fing, in der Atmosphäre 2.5 Milliarde Jahren anzusammeln.[4] Eine andere Form (Allotrope) vom Sauerstoff, Ozon (O3), schützen Hilfen die Biosphäre vor ultraviolette Strahlung mit der Hochhöhe Ozon-Schichtvon, aber ist ein Verschmutzungsstoff nahe der Oberfläche, der es eine Nebenerscheinung ist Smog.

Sauerstoff wurde unabhängig vorbei entdeckt Joseph Priestley in Wiltshire, 1774 und Karl Wilhelm Scheele, innen Uppsala, ein wird Jahr früher, aber Priestley normalerweise Priorität gegeben, weil er seine Entdeckungen zuerst veröffentlichte. Der Name Sauerstoff wurde 1777 vorbei geprägt Antoine Lavoisier,[5] wer Experimente mit Sauerstoff halfen, das dann-populäre zu diskreditieren phlogiston Theorie von Verbrennung und Korrosion. Sauerstoff wird industriell vorbei produziert fraktionierte Destillation von verflüssigter Luft Gebrauch Zeolith entfernen Kohlendioxyd und Stickstoff von der Luft, Elektrolyse des Wassers und andere Mittel. Gebrauch des Sauerstoffes schließt die Produktion des Stahls, des Plastiks und der Gewebe ein; Rakete Propellant; Sauerstofftherapie; und Lebenunterstützung im Flugzeug, Unterseeboote, spaceflight und Tauchen.

Inhalt

Eigenschaften

Struktur

An Standardtemperatur und Druck, ist Sauerstoff ein farbloses, geruchloses Gas mit molekular Formel O2, in dem die zwei Sauerstoffatome sind chemisch verbunden miteinander mit a Drehbeschleunigungdreiergruppe Elektronkonfiguration. Diese Bindung hat a Bondauftrag von zwei und wird häufig in der Beschreibung als a vereinfacht Doppelbindung[6] oder als Kombination von einer Zweielektron Bindung und zwei Dreielektron Bindungen.[7]

Dreiergruppesauerstoff ist Grundzustand von O2 Molekül.[8] Die Elektronkonfiguration des Moleküls hat zwei unpaired Elektronen, zwei zu besetzen degeneriert molekulare Orbitals.[9] Diese Orbitals werden wie eingestuft nichtbindend (den Bondauftrag von drei bis zwei schwächend), also die diatomic Sauerstoffbindung ist schwächer als diatomic Stickstoff dreifache Bindung, die alle Abbinden molekulare Orbitals ausgefüllt werden, aber einige nichtbindende Orbitals sind nicht.[8]

In der normalen Dreiergruppeform, O2 Moleküle sind paramagnetisch- sie bilden einen Magneten in Anwesenheit eines magnetischen auffangene-weil von Drehbeschleunigung magnetische Momente von den unpaired Elektronen im Molekül und vom Negativ Austauschenergie zwischen benachbartem O2 Moleküle.[10] Flüssiger Sauerstoff wird zu a angezogen Magnet in einem genügenden Umfang, daß, in den Labordemonstrationen, eine Brücke des flüssigen Sauerstoffes gegen sein eigenes Gewicht zwischen den Pfosten eines leistungsfähigen Magneten gestützt werden kann.[11][12]

Unterhemdsauerstoff, ein Name gegeben zu einigen Hochenergie Sorten von molekularem O2 in welchen alles Elektron spinnt, werden zusammengepaßt, sind in Richtung zum Common viel reagierender organische Moleküle. In der Natur wird Unterhemdsauerstoff allgemein vom Wasser während der Fotosynthese mit der Energie des Tageslichtes gebildet.[13] Es wird auch in produziert Troposphäre durch den Fotozerfall des Ozons durch Licht von kurzwelligem,[14] und durch das immune System als Quelle des aktiven Sauerstoffes.[15] Carotinoiden in den photosynthetischen organismen (und vielleicht auch in den Tieren) spielen Sie eine Hauptrolle in der saugfähigen Energie vom Unterhemdsauerstoff und -c$umwandeln er in unexcited Grundzustand, bevor er Schaden zu den Geweben verursachen kann.[16]

Allotropes

Hauptartikel: Allotropes des Sauerstoffes

Das Common Allotrope vom elementaren Sauerstoff auf Masse wird dioxygen benannt, O2. Es hat eine Bondlänge von 121 P.M. und eine Bondenergie von 498 kJ·Mol-1.[17] Dieses ist die Form, die durch komplizierte Formen des Lebens, wie Tiere, innen benutzt wird zellulare Atmung (sehen Sie Biologische Rolle) und ist die Form, die ein größter Teil der Atmosphäre der Masse ist (sehen Sie Auftreten). Andere Aspekte von O2 werden im Rest dieses Artikels bedeckt.

Trioxygen (O3) bekannt normalerweise wie Ozon und ist ein sehr reagierender Allotrope des Sauerstoffes, der zum Lungenflügelgewebe zerstörend ist.[18] Ozon wird in produziert obere Atmosphäre wenn O2 Mähdrescher mit dem Atomsauerstoff gebildet durch das Aufspalten von O2 durch ultraviolett (UV) Strahlung.[5] Da Ozon stark in der UVregion von aufsaugt Spektrum, arbeitet es als schützendes Strahlung Schild für den Planeten (sehen Sie Ozon-Schicht).[5] Nahe der Oberfläche der Masse jedoch ist es a Verschmutzungsstoff gebildet als Nebenerscheinung des Automobilabsaugventilators.[19]

metastabil Molekül tetraoxygen (O4) wurde 2001 entdeckt,[20][21] und wurde angenommen, um in einer der sechs Phasen von zu bestehen fester Sauerstoff. Es wurde 2006 daß diese Phase nachgewiesen, verursacht, indem man unter Druck setzte O2 bis 20 GPa, tatsächlich ist a rhombohedral O8 Block.[22] Dieser Block hat das Potential, ein viel leistungsfähigeres zu sein Oxidizer als irgendein O2 oder O3 und kann folglich innen verwendet werden Rakete Kraftstoff.[20][21] Eine metallische Phase wurde 1990 entdeckt, als fester Sauerstoff einem Druck von oben genannten 96 GPa unterworfen wird[23] und es wurde 1998 gezeigt, das bei den sehr niedrigen Temperaturen, diese Phase wird Superconducting.[24]

Physikalische Eigenschaften

Sehen Sie auch: Flüssiger Sauerstoff und fester Sauerstoff

Sauerstoff ist mehr löslich im Wasser als Stickstoff; Wasser enthält ungefähr 1 Molekül von O2 für jede 2 Moleküle von N2, ungefähr verglichen mit einem atmosphärischen Verhältnis von 1:4. Die Löslichkeit des Sauerstoffes im Wasser ist Temperatur-abhängig und ungefähr zweimal so viel (Magnesium 14.6·L−1) löst sich bei 0 °C als bei °C 20 auf (Magnesium 7.6·L−1).[25][26] Bei 25 °C und 1 ATM von der Luft Frischwasser enthält ungefähr 6.04 Milliliter (ml) vom Sauerstoff pro Liter, während Meerwasser enthält ungefähr 4.95 ml pro Liter.[27] Bei °C 5 erhöht sich die Löslichkeit auf 9.0 ml (50% mehr als bei °C 25) pro Liter für Wasser und 7.2 ml (45% mehr) pro Liter für Meereswasser.

Sauerstoff kondensiert bei 90.20 K (°C −182.95, °F −297.31) und Fröste bei 54.36 °F K (°C −218.79, −361.82).[28] Beide Flüssigkeit und fest O2 sind freie Substanzen mit einem Licht Himmel-blau Farbe verursacht durch Absorption im Rot (im Gegensatz zu der blauen Farbe des Himmels, dem an liegt Rayleigh Zerstreuen vom blauen Licht). Von hohem Reinheitsgrad Flüssigkeit O2 wird normalerweise durch erreicht fraktionierte Destillation von verflüssigter Luft;[29] Flüssiger Sauerstoff kann durch Kondensation aus Luft heraus mit flüssigem Stickstoff als Kühlmittel auch produziert werden. Es ist eine hoch-reagierende Substanz und muß von den brennbaren Materialien getrennt werden.[30]

Isotope und stellarer Ursprung

Hauptartikel: Isotope des Sauerstoffes

Natürlich vorkommender Sauerstoff besteht aus Stall drei Isotope, 16O, 17O und 18O, mit 16O, das das reichlich vorhandenste ist (99.762% natürlicher überfluß).[31] Sauerstoffisotopstrecke innen Massenzahl von 12 bis 28.[31]

Die meisten 16O ist synthetisiert worden am Ende von Heliumschmelzverfahren Prozeß innen Sterne aber einiges wird in gebildet brennender Neonprozeß.[32] 17O wird hauptsächlich durch das Brennen des Wasserstoffs in gebildet Helium während CNO Zyklus, es ein allgemeines Isotop in den brennenden Zonen des Wasserstoffs der Sterne bildend.[32] Die meisten 18O wird wenn produziert 14N (gebildet reichlich vorhanden von brennendem CNO) nimmt a gefangen 4Er Kern, bildend 18O allgemein in den Helium-reichen Zonen der Sterne.[32]

Vierzehn Radioisotope sind, das beständigste Sein gekennzeichnet worden 15O mit a Halbwertzeit von 122.24 Sekunden (S) und 14O mit einer Halbwertzeit von 70.606 S.[31] Alles restliche radioaktiv Isotope haben Halbwertzeiten, die kleiner als sind, 27 s und die Mehrheit einen diesen haben Halbwertzeiten, die kleiner als 83 Millisekunden sind.[31] Das allgemeinste Zerfallmodus vom Isotopfeuerzeug als 16O ist Elektroneneinfang Stickstoff und den allgemeinsten Modus für die Isotope erbringen schwerer als 18O ist Betazerfall erbringen Fluor.[31]

Auftreten

Sehen Sie auch: Kieselsäureverbindungmineralien und Kategorie: Oxidmineralien

Sauerstoff ist das reichlich vorhandenste chemische Element, durch Masse, in unserer Biosphäre, in Luft, in Meer und in Land. Sauerstoff ist der Third das meiste reichlich vorhandene chemische Element im Universum, nach Wasserstoff und Helium.[1] Ungefähr 0.9% von Sonne's Masse ist Sauerstoff.[3] Sauerstoff setzt 49.2% von fest Kruste der Masse durch Masse[2] und ist der Hauptbestandteil der Ozeane der Welt (88.8% durch Masse).[3] Es ist der zweithäufigste allgemeine Bestandteil von Atmosphäre der Masse, 21.0% seines Volumens und 23.1% seiner Masse aufnehmend (ca. 1015 Tonnen).[33][3][34] Masse ist unter den Planeten von ungewöhnlich Solarsystem wenn solch eine hohe Konzentration des Sauerstoffgases in seiner Atmosphäre gehabt wird: Mars (mit 0.1% O2 nach Volumen) und Venus haben Sie weit niedrigere Konzentrationen. Jedoch O2 das Umgeben dieser anderen Planeten wird nur durch ultraviolette Strahlung auswirkende Sauerstoff-enthaltene Moleküle wie produziert Kohlendioxyd.

Die ungewöhnlich hohe Konzentration des Sauerstoffes auf Masse ist das Resultat Sauerstoffzyklus. Dieses biogeochemischer Zyklus beschreibt die Bewegung des Sauerstoffes innerhalb und zwischen seiner drei Hauptvorratsbehälter auf Masse: die Atmosphäre, Biosphäreund Lithoshäre. Der treibende Hauptfaktor des Sauerstoffzyklus ist Fotosynthese, das für Atmosphäre der modernen Masse verantwortlich ist. Wegen der beträchtlichen Mengen des Sauerstoffgases vorhanden in der Atmosphäre, selbst wenn alle Fotosynthese, vollständig aufzuhören waren, würde es allen Sauerstoff-verbrauchenden Prozessen mit der anwesenden Rate mindestens andere 5.000 Jahre dauern, um alles abzustreifen O2 von der Atmosphäre.[35][36]

Freier Sauerstoff tritt auch in gelöster Form in den Wasserkörpern der Welt auf. Die erhöhte Löslichkeit von O2 bei den niedrigeren Temperaturen (sehen Sie Physikalische Eigenschaften) hat wichtige Implikationen für das Ozeanleben, da polare Ozeane eine viel höhere Dichte des Lebens wegen ihres höheren Sauerstoffinhalts stützen.[37] Beschmutztes Wasser kann Mengen von verringert haben O2 in es verbraucht durch das Verfallen der Algen und anderer Biosubstanzen (sehen Sie eutrophication). Wissenschaftler setzen diesen Aspekt der Wasserqualität fest, indem sie des Wassers messen biochemische Sauerstoffnachfrageoder die Menge von O2 erforderlich es zu einer normalen Konzentration wieder herstellen.[38]

Biologische Rolle

Hauptartikel: Dioxygen in den biologischen Reaktionen

Fotosynthese und Atmung

In der Natur wird freier Sauerstoff durch produziert Licht-gefahrenes Aufspalten vom Wasser während oxygenic Fotosynthese. Grüne Algen und cyanobacteria in den Marineklimas stellen Sie ungefähr 70% des freien Sauerstoffes zur verfügung, der auf Masse produziert wird und der Rest wird durch terrestrische Betriebe produziert.[39]

Eine vereinfachte gesamte Formel für Fotosynthese ist:[40]

6Co2 + 6H2O + Photonen → C6H12O6 + 6O2 (oder einfach Kohlendioxyd + Wasser + Tageslicht → Glukose + dioxygen)

Photolytic Sauerstoffentwicklung tritt in auf thylakoid Membranen von den photosynthetischen organismen und erfordert die Energie von vier Photonen.[41] Viele Schritte sind beteiligt, aber das Resultat ist die Anordnung von a Proton Steigung durch die thylakoid Membrane, die benutzt wird, synthetisieren Atp über photophosphorylation.[42] O2 restlich nach Oxidation des Wassermoleküls wird in die Atmosphäre freigegeben.[43]

Molekulares dioxygen, O2, ist für wesentlich zellulare Atmung in allen aerobe organismen. Sauerstoff wird innen benutzt Mitochondrien helfen zu erzeugen Adenosintriphosphat (Atp) während oxydierende Phosphorylierung. Die Reaktion für aerobe Atmung ist im Wesentlichen die Rückseite der Fotosynthese und wird wie vereinfacht:

C6H12O6 + 6O2 → 6Co2 + 6H2O + 2880 kJ·Mol-1

In Wirbeltiere, O2 ist diffundiert durch Membranen in den Lungen und in rote Blutzellen. Hämoglobin Bindungen O2, seine Farbe vom bläulichen Rot zum hellen Rot ändernd.[44][18] Anderer Tiergebrauch hemocyanin (Mollusken und einige Gliederfüßer) oder hemerythrin (Spinnen und Hummer).[33] Ein Liter Blut kann 200 cm von auflösen O2.[33]

Reagierende Sauerstoffsorte, wie superoxide Ion (O2−) und Wasserstoffperoxid (H2O2), sind gefährliche Nebenerscheinungen des Sauerstoffgebrauches in den organismen.[33] Teile von immunes System von den höheren organismen stellen Sie jedoch Hyperoxyd, superoxide und Unterhemdsauerstoff her, um eindringende Mikroben zu zerstören. Reagierende Sauerstoffsorten spielen auch eine wichtige Rolle in überempfindliche Antwort von den Betrieben gegen Krankheitserregerangriff.[42]

Ein Erwachsenmensch im Rest inhaliert 1.8 bis 2.4 Gramm Sauerstoff pro Minute.[45] Dieses beträgt mehr als 6 Milliarde Tonnen Sauerstoff inhaliert durch Menschlichkeit pro Jahr. [46]

Anhäufung in der Atmosphäre

Freies Sauerstoffgas war innen fast nicht vorhanden Atmosphäre der Masse vor photosynthetischem archaea und Bakterium entwickelt. Freier Sauerstoff erschien zuerst in den bedeutenden Quantitäten während Paleoproterozoic vor ära (zwischen 2.5 und 1.6 Milliarde Jahren). Anfangs der Sauerstoff kombiniert mit aufgelöst Eisen in den Ozeanen zum sich zu bilden mit einem Band versehene Eisenanordnungen. Vor vor freier Sauerstoff begann, aus den Ozeanen heraus 2.7 Milliarde Jahren zu gasen und erreichte 10% seines gegenwärtigen Standes herum 1.7 Milliarde Jahren.[47]

Das Vorhandensein der großen Mengen des aufgelösten und freien Sauerstoffes in den Ozeanen und der Atmosphäre kann die meisten von gefahren haben anaerobe organismen dann, lebend zu Löschung während Sauerstoffkatastrophe vor ungefähr 2.4 Milliarde Jahren. Jedoch, zellulare Atmung Verwenden von O2 ermöglicht aerobe organismen viel mehr Atp als die anaeroben organismen produzieren, das ehemalige helfend, um der Masse zu beherrschen Biosphäre.[48] Fotosynthese und zellulare Atmung von O2 zugelassen die Entwicklung von eukaryotic Zellen und schließlich komplizierte mehrzellige organismen wie Betriebe und Tiere.

Seit dem Anfang von Cambrian vor ära 540 Million Jahren, O2 Niveaus haben zwischen 15% und 30% pro Volumen geschwankt.[49] In Richtung zum Ende von Kohlestoffhaltig vor ära (ungefähr 300 Million Jahren) atmosphärisch O2 Niveaus erreichten ein Maximum von 35% nach Volumen,[49] Insekte und Amphibien als heutige Sorte viel größer wachsen lassen. Menschliche Tätigkeiten, einschließlich das Brennen von 7 Milliarde Tonnen von Fossilienbrennstoffe jedes Jahr haben sehr geringe Wirkung auf der Menge des freien Sauerstoffes in der Atmosphäre gehabt.[10] Mit dem Tageskurs der Fotosynthese würde es ungefähr 2.000 Jahre dauern, um das gesamte zu erneuern O2 in der anwesenden Atmosphäre.[50]

Geschichte

Frühe Experimente

Eins der ersten bekannten Experimente auf dem Verhältnis zwischen Verbrennung und Luft wurde bis zum dem zweiten Jahrhundert BCE geleitet Griechisch Verfasser auf Mechanikern, Philo von Byzanz. In seiner Arbeit Pneumatica, Beobachtete Philo das, einen Behälterüberschuß ein brennende Kerze umzukehren und das Umgeben des Ansatzes des Behälters mit Wasser ergab etwas Wasser, das in den Ansatz steigt.[51] Philo vermutete falsch, daß die Teile der Luft im Behälter in umgewandelt wurden klassisches Element Feuer und waren folglich in der Lage, durch Poren im Glas zu entgehen. Viele Jahrhunderte später Leonardo da Vinci errichtet auf Arbeit Philos durch das Beobachten, daß ein Teil Luft während der Verbrennung verbraucht wird und Atmung.[52]

Ende des 17. Jahrhunderts, Robert Boyle geprüft, daß Luft für Verbrennung notwendig ist. Englischer Chemiker John Mayow verfeinerte diese Arbeit indem das Zeigen, daß Feuer nur ein Teil Luft erfordert, das er benannte spiritus nitroaereus oder gerade nitroaereus.[53] In einem Experiment fand er den, entweder eine Maus zu legen, bevor dem Auslöschen der Themen oder beleuchtete Kerze in einem geschlossenen Behälter über Wasser veranlaßte das Wasser, und ein-vierzehnter des Luftvolumens zu ersetzen zu steigen.[54] Von diesem vermutete er, daß nitroaereus in beiden verbraucht wird Atmung und Verbrennung.

Mayow beobachtete das Antimon erhöht des Gewichts, wenn Sie geheizt werden, und daß das nitroaereus mit ihm kombiniert haben muß geschlossen werden.[53] Er dachte auch, daß die Lungen nitroaereus von der Luft trennen und es in das Blut führen und daß Tierhitze- und Muskelbewegung aus der Reaktion von nitroaereus mit bestimmten Substanzen im Körper resultieren.[53] Konten von diesen und andere Experimente und Ideen wurden 1668 in seiner Arbeit veröffentlicht Tractatus Duo in der Fläche „De Respiratione“.[54]

Phlogiston Theorie

Hauptartikel: Phlogiston Theorie

Robert Hooke, Ole Borch, Mikhail Lomonosovund Pierre Bayen alles produzierte Sauerstoff in den Experimenten im 17. Jahrhundert, aber keine von ihnen erkannten ihn als Element.[25] Dieses kann im Teil gewesen sein wegen des Vorherrschens der Philosophie von Verbrennung und Korrosion benannte die phlogiston Theorie, die dann die bevorzugte Erklärung jener Prozesse war.

Hergestellt 1667 durch den deutschen Alchemisten J. J. Becherund geändert durch den Chemiker Georg Ernst Stahl bis zum 1731,[55] phlogiston Theorie gab an, daß alle brennbaren Materialien von zwei Teilen gebildet wurden. Ein Teil, genannt phlogiston, wurde abgegeben, als die Substanz, die es enthält, gebrannt wurde, während dephlogisticated, wurde der Teil gedacht, um seine zutreffende Form zu sein oder Calx.[52]

In hohem Grade brennbare Materialien, die wenig Rest, wie Holz oder Kohle verlassen, wurden gedacht, meistens vom phlogiston gebildet zu werden; während nicht brennbar, enthielten Substanzen, die, wie Eisen korrodieren, sehr wenig. Luft spielte nicht eine Rolle in der phlogiston Theorie, noch waren alle quantitativen zuerstexperimente, die geleitet wurden, um die Idee zu prüfen; stattdessen basierte es auf Beobachtungen von, was geschieht, wenn etwas brennt, daß die meisten allgemeinen Gegenstände scheinen, zu werden Feuerzeug und zu scheinen, etwas im Prozeß zu verlieren.[52] Die diese Tatsache eine Substanz mögen Holz wirklich Gewinne gesamtes Gewicht, beim Brennen wurde durch das Tragvermögen der gasförmigen Verbrennungprodukte versteckt. In der Tat eins der ersten Anhaltspunkte, daß die phlogiston Theorie falsch war, war, daß Metalle auch Gewicht beim Verrosten gewinnen (als sie angenommen phlogiston verloren).

Entdeckung

Sauerstoff wurde zuerst vorbei entdeckt Schwedisch Apotheker Karl Wilhelm Scheele. Er hatte Sauerstoffgas, indem er Quecksilber- Oxid heizte und verschiedenes produziert Nitrate bis zum ungefähr 1772.[52][3] Scheele benannte das Gas „Feuerluft“, weil es der einzige bekannte Verfechter der Verbrennung war. Er schrieb ein Konto dieser Entdeckung in ein Manuskript, das er betitelte Abhandlung auf Luft und Feuer, das er seinem Verleger 1775 schickte. Jedoch wurde dieses Dokument nicht bis 1777 veröffentlicht.[56]

Mittlerweile wurde ein Experiment durch geleitet Britisch Geistliches Joseph Priestley auf 1. August, 1774 fokussiertes Tageslicht an Quecksilber- Oxid (HgO) innerhalb eines Glasschlauches, der ein Gas befreite, nannte er „dephlogisticated Luft“.[3] Er merkte, daß Kerzen heller im Gas brannten und daß eine Maus bei der Atmung es aktiveres und gelebtes längeres war. Nach der Atmung des Gases selbst, schrieb er: „Das Gefühl von ihm zu meinen Lungen war nicht zu dem der allgemeinen Luft vernünftig unterschiedlich, aber ich stellte vor mir, daß meine Brust während einiger Zeit eigenartig hell und einfach danach geglaubt.“[25] Priestley veröffentlichte seine Entdeckungen 1775 in einem Papier, das „ein Konto der weiteren Entdeckungen in einer Luft“ gebetitelt wurde, die im zweiten Volumen seines betitelten Buches eingeschlossen war Experimente und Beobachtungen auf unterschiedlichen Arten der Luft.[57][52] Weil er seine Entdeckungen zuerst veröffentlicht hatte, wird Priestley normalerweise Priorität in der Entdeckung gegeben.

Der notierte französische Chemiker Antoine Laurent Lavoisier behauptete später, die neue Substanz unabhängig entdeckt zu haben. Jedoch Priestley besuchtes Lavoisier im Oktober 1774 und erklärt ihm über sein Experiment und wie er das neue Gas befreite. Scheele gab auch einen Buchstaben zu Lavoisier an bekannt 30. September, 1774 daß beschrieben seiner eigenen Entdeckung der vorhergehend-unbekannten Substanz, aber Lavoisier nie das Empfangen es bestätigte (eine Kopie des Buchstaben, wurde im Eigentum Scheeles nach seinem Tod gefunden).[56]

Beitrag Lavoisiers

Welches Lavoisier unbestreitbar tat (obgleich dieses zu der Zeit diskutiert wurde), war, die ersten ausreichenden quantitativen Experimente an zu leiten Oxidation und geben Sie die erste korrekte Erklärung von, wie Verbrennung arbeitet.[3] Er verwendete diese und ähnliche Experimente, ganz begonnen 1774, um die phlogiston Theorie zu diskreditieren und zu prüfen, daß die Substanz, die durch Priestley und Scheele entdeckt wurde, a war chemisches Element.

In einem Experiment beobachtete Lavoisier, daß es keine gesamte Zunahme des Gewichts als gab Zinn und Luft wurden in einem geschlossenen Behälter geheizt.[3] Er merkte, daß Luft in hetzte, als er den Behälter öffnete, der anzeigte, daß der Teil der aufgefangenen Luft verbraucht worden war. Er merkte auch, daß das Zinn sich des Gewichts erhöht hatte und daß Zunahme die selbe wie das Gewicht der Luft war, die zurück inch hetzte. Dieses und andere Experimente auf Verbrennung wurden in seinem Buch dokumentiert Sur La-Verbrennungen général, das 1777 veröffentlicht wurde.[3] In dieser Arbeit prüfte er, daß Luft eine Mischung von zwei Gasen ist; „lebenswichtige Luft“, die zur Verbrennung und zur Atmung wesentlich ist, und azote (Gk. ἄζωτον „leblos“), das sich nicht auch nicht stützte.

Lavoisier umbenannte „lebenswichtige Luft“ zu oxygène 1777 von Griechisch Wurzeln ὀξύς (oxys) (Säure, buchstäblich „Scharfes,“ vom Geschmack der Säuren) und - γενής (- genēs) (Produzent, buchstäblich begetter), weil er Sauerstoff verwechselte, um ein Bestandteil aller Säuren zu sein.[5] Azote wurde später Stickstoff auf englisch obgleich es den Namen in den französischen und einigen anderen europäischen Sprachen gehalten hat.[3]

Sauerstoff trug die englische Sprache trotz der Opposition durch englische Wissenschaftler und die Tatsache ein, daß Priestley Priorität hatte. Dieses liegt an einem Gedicht teils, welches das Gas preist, das „Sauerstoff“ im populären Buch betitelt wird Der botanische Garten (1791) vorbei Erasmus Darwin, Großvater von Charles Darwin.[56]

Neuere Geschichte

John Dalton's Vorlage Atomhypothese angenommen, daß alle Elemente monoatomic waren und daß die Atome in den Mitteln normalerweise die einfachsten Atomverhältnisse in Bezug auf eins andere haben würden. Z.B. nahm Dalton an, daß Formel des Wassers HO war, das Geben Atommasse vom Sauerstoff als 8 mal den des Wasserstoffs, anstelle vom modernen Wert von ungefähr 16.[58] 1805, Joseph Louis Gay-Lussac und Alexander von Humboldt gezeigt, daß Wasser von zwei Volumen Wasserstoff und von einem Volumen Sauerstoff gebildet wird; und bis zum 1811 Amedeo Avogadro war zu der korrekten Deutung des Aufbaus des Wassers gekommen, basiert auf, was jetzt benannt wird Gesetz Avogadros und die Annahme der diatomic elementaren Moleküle.[59][60]

Bis zum des späten 19. jahrhunderts Jahrhundert stellten die Wissenschaftler, daß Luft verflüssigt werden könnte, und seine Bestandteile fest, die lokalisiert wurden, indem sie sie zusammendrückten und abkühlten. Verwenden von a Kaskade Methode, schweizer Chemiker und Physiker Raoul Pierre Pictet verdunstet Flüssigkeit Schwefeldioxid zwecks verflüssigen Kohlendioxyd, das der Reihe nach verdunstet wurde, um Sauerstoffgas genug abzukühlen, um es zu verflüssigen. Er sendete ein Telegramm an 22. Dezember, 1877 zu Französische Akademie von Wissenschaften in Paris, das seine Entdeckung von verkündet flüssiger Sauerstoff.[61] Gerade zwei Tage später, französischer Physiker Louis Paul Cailletet verkündete seine eigene Methode des Verflüssigens des molekularen Sauerstoffes.[61] Nur einige Tropfen der Flüssigkeit wurden jedes Falles produziert, also könnte keine sinnvolle Analyse geleitet werden.

Im Chemiker mit 1891 Scottish James Dewar war in der Lage, genügend flüssigen Sauerstoff zu produzieren, um zu studieren.[10] Der erste kommerziell-entwicklungsfähige Prozeß für das Produzieren des flüssigen Sauerstoffes wurde unabhängig 1895 vom deutschen Ingenieur entwickelt Karl von Linde und britischer Ingenieur William Hampson. Beide Männer senkten die Temperatur der Luft, bis sie und dann verflüssigte destilliert die Bestandteilgase durch das Kochen sie weg von einzeln und das Gefangennehmen sie.[62] Später 1901, Oxyacetylen Schweißen wurde zum ersten Mal gezeigt, indem man eine Mischung von brannte Acetylen und zusammengedrückt O2. Diese Methode Schweißen und Ausschnittdes metalls wurde später allgemein.[62]

In 1923 der amerikanische Wissenschaftler Robert H. Goddard wurde die erste Person, zum von a zu entwickeln Rakete Maschine; die Maschine verwendete Benzin für Kraftstoff und flüssigen Sauerstoff als Oxidizer. Goddard flog erfolgreich eine kleine Flüssigkeit-getankte Rakete 56 m bei 97 km/h an 16. März, 1926 in Auburn, Massachusetts, USA.[62][63]

Industrielle Industrieproduktion

Sehen Sie auch: Sauerstoffentwicklung und fraktionierte Destillation

Zwei Hauptmethoden werden eingesetzt, um die 100 Million Tonnen von zu produzieren O2 jährlich extrahiert von der Luft für industriellen Gebrauch.[56] Die allgemeinste Methode ist zu Bruch-destillieren Sie verflüssigte Luft in seine verschiedenen Bestandteile, mit Stickstoff N2 Destillieren als Dampf während Sauerstoff O2 wird als Flüssigkeit verlassen.[56]

Die andere Hauptmethode des Produzierens O2 Gas bezieht mit ein, einen Strom der sauberen, trockenen Luft durch ein Bett eines Paares von identischem zu führen Zeolith Molekularsiebe, das den Stickstoff aufsaugt und einen Gasstrom liefert, der 90% bis 93% ist O2.[56] Gleichzeitig wird Stickstoffgas vom anderen Stickstoff-gesättigten Zeolithbett, durch das Verringern des funktionierenden Drucks des Raumes und das Umleiten des Teils des Sauerstoffgases vom Produzentbett durch es, in der Rückwärtsrichtung des Flusses freigegeben. Nachdem eine Satzzykluszeit der Betrieb der zwei Betten ausgetauscht ist, dadurch darf man ein ununterbrochenes Versorgungsmaterial gasförmigen Sauerstoff durch eine Rohrleitung gepumpt werden. Dieses bekannt wie Druckschwingenaufnahme. Sauerstoffgas wird in zunehmendem Maße durch diese nicht erhaltenkälteerzeugend Technologien (sehen Sie auch das in Verbindung stehende Vakuumschwingenaufnahme).[64]

Sauerstoffgas kann auch durch produziert werden Elektrolyse des Wassers in molekularen Sauerstoff und in Wasserstoff. Eine ähnliche Methode ist das electrocatalytic O2 Entwicklung von Oxide und oxoacids. Chemische Katalysatoren können, wie innen außerdem benutzt werden Generatoren des chemischen Sauerstoffes oder Sauerstoffkerzen, die als Teil benutzt werden, Leben-stützen Ausrüstung auf Unterseebooten und sind ruhiges Teil Standardausrüstung auf kommerziellen Verkehrsflugzeugen im Falle der Druckabfalldringlichkeiten. Eine andere Lufttrennung Technologie bezieht mit ein, Luft zu zwingen, um sich durch aufzulösen keramisch Membranen an gegründet Zirkoniumdioxid entweder durch Hochdruck oder einen elektrischen Strom fast reines produzieren O2 Gas.[38]

In den großen Quantitäten war der Preis des flüssigen Sauerstoffes 2001 ungefähr $0.21/kg.[65] Da die Primärherstellungskosten die Energiekosten des Verflüssigens der Luft sind, ändern die Produktion Kosten, wie Energiekosten sich verändern.

Aus Gründen der Wirtschaft wird Sauerstoff häufig in Hauptteil als Flüssigkeit in speziell-Isoliertankern, seit einem transportiert Liter von verflüssigtem Sauerstoff ist mit 840 Litern gasförmigem Sauerstoff am atmosphärischen Druck und an ° 20 gleichwertigC.[56] Solche Tanker werden benutzt, um Massenvorratsbehälter des flüssigen Sauerstoffes wieder zu füllen, die äußere Krankenhäuser und andere Anstalten mit einer Notwendigkeit an den großen Volumen Gas des reinen Sauerstoffes stehen. Flüssiger Sauerstoff wird durch geführt Wärmeaustauscher, die die kälteerzeugende Flüssigkeit in Gas umwandeln, bevor es das Gebäude kommt. Sauerstoff wird auch in kleinerem gespeichert und versendet Zylinder Enthalten des komprimierten Gases; eine Form, die in bestimmten beweglichen medizinischen Anwendungen nützlich ist und Oxykraftstoff Schweißen und Ausschnitt.[56]

Anwendungen

Sehen Sie auch: Atmengas, Redoxreaktionenund Verbrennung

Medizinisch

Heben von O2 von der Luft ist der wesentliche Zweck von Atmung, also wird Sauerstoffergänzung innen verwendet Medizin. Sauerstofftherapie wird verwendet zu behandeln Emphysem, Pneumonie, etwas Herzstörungen und irgendwelche Krankheit das hindert die Fähigkeit des Körpers, gasförmigen Sauerstoff aufzunehmen und zu benutzen.[66] Behandlungen sind genug flexibel, in den Krankenhäusern, des Patienten durch bewegliche Vorrichtungen nach Hause oder in zunehmendem Maße verwendet zu werden. Sauerstoffzelte waren, sobald allgemein verwendet in der Sauerstoffergänzung, aber, sind seit dem meistens durch den Gebrauch ersetzt worden Sauerstoffmasken oder nasale Cannulas.

Hyperbaric (Hochdruck) Medizin verwendet spezielles Sauerstoffräume erhöhen teilweiser Druck von O2 um den Patienten und, wenn Sie, den medizinischen benötigt werden, Personal. Kohlenmonoxidvergiftung, Gasbrandund Dekompressionkrankheit („verbiegt“), werden manchmal mit diesen Vorrichtungen behandelt. Erhöht O2 Konzentration in den zu verlegen Lungehilfen Kohlenmonoxid von der heme Gruppe von Hämoglobin. Sauerstoffgas ist zu giftig anaerobes Bakterium daß Ursache Gasbrand, also die Erhöhung seiner teilweisen Druckhilfen sie töten. Dekompressionkrankheit tritt in den Tauchern auf, die zu schnell nachdem ein Tauchen, mit dem Ergebnis der Luftblasen des Edelgases, des meistens Stickstoffes und des Argons dekomprimieren und in ihrem Blut sich bilden. Erhöhung des Drucks von O2 ist so bald wie möglich ein Teil der Behandlung.[66]

Sauerstoff wird auch medizinisch für Patienten benutzt, die benötigen mechanische Ventilation, häufig bei Konzentrationen über dem 21% fand in der umgebenden Luft.

Lebenunterstützung und entspannender Gebrauch

Eine bemerkenswerte Anwendung von O2 als Unterdruck atmengas ist in modernem Raumklagen, die Körper ihres Inhabers mit unter Druck gesetzter Luft umgeben. Diese Vorrichtungen benutzen fast reinen Sauerstoff mit ungefähr Drittel normalem Druck, mit dem Ergebnis eines normalen Bluts teilweiser Druck von O2.[überprüfung benötigte] Dieser Kompromiß der höheren Sauerstoffkonzentration für Niederdruck ist erforderlich, flexible spacesuits beizubehalten.

Unterwasseratemgerättaucher und submariners bauen Sie auch auf künstlich-geliefert O2, aber benutzen Sie häufig normalen Druck und/oder Mischungen des Sauerstoffes und der Luft. Rein oder fast rein O2 Gebrauch, beim Tauchen mit Hoch-als-Meerniveau Druck wird normalerweise auf rebreather, Dekompression oder Dringlichkeitsbehandlunggebrauch an den verhältnismäßig flachen Tiefen begrenzt (~ 6 Meter Tiefe oder kleiner). Tieferes Tauchen erfordert bedeutende Verdünnung von O2 mit anderen Gasen wie Stickstoff oder Helium, helfen zu verhindern Sauerstoffgiftigkeit.

Bevölkeren Sie, wem Aufstieg Berge oder Fliege in nicht druckbelüftetem Örtlich festgelegtflügel Flugzeug haben Sie manchmal zusätzliches O2 Versorgungsmaterialien.[67] Die Passagiere, die reisen in (unter Druck gesetzt) kommerzielle Flugzeuge haben eine Notversorgung von O2 automatisch geliefert an sie im Falle des Kabinedruckabfalls. Plötzlicher Kabinendruckverlust aktiviert Generatoren des chemischen Sauerstoffes über jedem Sitz verursachend Sauerstoffmasken fallen und Eisenarchivierungen in zwingend Natriumchlorat innerhalb des Kanisters.[38] Ein unveränderlicher Strom des Sauerstoffgases wird durch produziert exothermisch Reaktion. Jedoch kann sogar dieses eine Gefahr aufwerfen, wenn Sie unpassend ausgelöst werden: a ValuJet Flugzeug zusammengestoßen, nach verwenden-Datum-abgelaufen O2 Kanister, die im Ladungeinfluß-, aktivierten und verursachtenfeuer versendet wurden. Die Kanister wurden wie mis-beschriftet leerund getragen gegen gefährliche Waren Regelungen.[68]

Sauerstoff, als angenommenes mildes euphorisch, hat eine Geschichte des entspannenden Gebrauches innen Sauerstoffstäbe und innen Sport. Sauerstoffstäbe sind Einrichtungen, fanden innen Japan, Kalifornienund Las Vegas, Nevada seit den späten neunziger Jahren, die stark als Normal anbieten O2 Belichtung gegen eine Gebühr.[69] Professionelle Athleten, besonders innen Amerikanischer Fußball, auch gehen Sie manchmal auffangen weg zwischen Spielen, um Sauerstoffmasken zu tragen, um eine angenommene „Erhöhung“ in der Leistung zu erhalten. Jedoch ist die Wirklichkeit eines pharmakologischen Effektes zweifelhaft; a Placebo oder psychologische Erhöhung, die die plausibelste Erklärung ist.[69] Vorhandene Studien stützen eine Leistung Erhöhung von angereichert O2 Mischungen, nur wenn sie geatmet werden während tatsächliche aerobe übung.[70] Anderer entspannender Gebrauch schließt ein pyrotechnic Anwendungen, wie George Goble's fünf-zweites Zündung von Grill Grills.[71]

Industriell

Einschmelzen von Eisenerz in Stahl verbraucht 55% von kommerziell produziertem Sauerstoff.[38] In diesem Prozeß, O2 wird durch eine Hochdrucklanze in flüssiges Eisen eingespritzt, das entfernt Schwefel Verunreinigungen und überfluß Carbon als die jeweiligen Oxide SO2 und Co2. Die Reaktionen sind exothermisch, also erhöht sich die Temperatur auf ° 1700C.[38]

Ein anderes 25% von kommerziell produziertem Sauerstoff wird durch die chemische Industrie benutzt.[38] Äthylen wird mit reagiert O2 verursachen äthylenoxid, das der Reihe nach in umgewandelt wird äthylenglykol; das Primärzufuhrmaterial verwendete, einen Wirt der Produkte herzustellen und schloß ein Frostschutzmittel und Polyester Polymer-Plastiken (die Vorläufer von vielen Plastik und Gewebe).[38]

Die meisten des restlichen 20% des kommerziell produzierten Sauerstoffes wird in den medizinischen Anwendungen benutzt, Metallausschnitt und -schweißen, als Oxidizer innen Rakete Kraftstoffund innen Wasserbehandlung.[38] Sauerstoff wird innen benutzt Oxyacetylen Schweißen Brennen Acetylen mit O2 eine sehr heiße Flamme produzieren. In diesem Prozeß Metall bis zu 60 Zentimeter dick wird zuerst mit einer kleinen Oxyacetylen Flamme geheizt und dann geschnitten schnell durch einen großen Strom von O2.[72] Rakete Antrieb erfordert einen Kraftstoff und einen Oxidizer. Größer Raketen benutzen Sie flüssigen Sauerstoff als ihr Oxidizer, der mit dem Kraftstoff für Antrieb gemischt und angezündet wird.

Wissenschaftlich

Paleoclimatologists messen Sie das Verhältnis von oxygen-18 und oxygen-16 in Oberteile und Skelette von den Marineorganismen, zum festzustellen was das Klima wie Millionen Jahre vor war (sehen Sie Sauerstoffisotop-Verhältniszyklus). Meerwasser Moleküle, die das Feuerzeug enthalten Isotop, verdunsten oxygen-16, mit einer etwas schnelleren Rate als die Wassermoleküle, die das 12% schwerere oxygen-18 enthalten; diese Verschiedenheit erhöht sich bei den niedrigeren Temperaturen.[73] Während der Perioden der niedrigeren globalen Temperaturen, des Schnees und des Regens von dem neigt verdunstetes Wasser, in oxygen-16 höher zu sein, und das Meerwasser nach links hinter neigt, in oxygen-18 höher zu sein. Marineorganismen enthalten dann mehr oxygen-18 in ihre Skelette und in Oberteile, als sie in einem wärmeren Klima wurden.[73] Paleoclimatologists auch messen direkt dieses Verhältnis in den Wassermolekülen von Eiskern Proben, die bis zu einigen Hunderten Tausenden Jahren alt sind.

Planetarische Geologen haben unterschiedliche abundances der Sauerstoffisotope in den Proben von gemessen Masse, Mond, Marsund Meteorite, aber waren lang nicht imstande, Bezugswerte für die Isotopverhältnisse in zu erhalten Sonne, geglaubt, um die selben wie die von zu sein ursprünglicher Solarnebelfleck. Jedoch Analyse von a Silikon Oblate ausgesetzt Solarwind im Raum und zurückgegangen durch zerschmettert Geneseraumfahrzeug hat, daß die Sonne einen höheren Anteil oxygen-16 als hat, die Masse gezeigt. Das Maß deutet an, daß ein unbekannter Prozeß oxygen-16 vom Sonnen verbrauchte Scheibe des protoplanetary Materials vor der Verschmelzung der Staubkörner, die die Masse bildeten.[74]

Sauerstoff stellt zwei spektralphotometrisch dar Absorptionsbänder Emporragen an den Wellenlängen 687 und 760 Nanometer. Einige Fernabfragung Wissenschaftler haben vorgeschlagen, das Maß des Strahlens zu verwenden, das von den Vegetationüberdachungen in jenen Bändern kommt, Betriebsgesundheitszustand von a zu kennzeichnen Satellit Plattform.[75] Diese Annäherung nutzt die Tatsache aus, der in jenen Bändern es möglich ist, der Vegetation abzusondern Reflexionsvermögen von seinem Fluoreszenz, das viel schwächer ist. Das Maß ist infolge von dem Tief technisch schwierig störsignalisierendes Verhältnis und die körperliche Struktur der Vegetation; aber es ist als mögliche Methode der überwachung vorgeschlagen worden Carbonzyklus von den Satelliten auf einer globalen Skala.

Mittel

Hauptartikel: Mittel des Sauerstoffes

Oxidation Zustand vom Sauerstoff ist −2 in fast allen bekannten Mitteln des Sauerstoffes. Der Oxidation Zustand −1 wird in einigen Mitteln wie gefunden Hyperoxyde.[76] Die Mittel, die Sauerstoff in anderen Oxidation Zuständen enthalten, sind sehr selten: −1/2 (superoxides), −1/3 (Ozonide), 0 (elementar, hypofluorous Säure), +1/2 (dioxygenyl), +1 (dioxygen difluoride) und +2 (Sauerstoff difluoride).

Oxide und andere anorganische Mittel

Wasser (H2O) ist Oxid von Wasserstoff und das vertrauteste Sauerstoffmittel. Wasserstoffatome sind kovalent verbunden zum Sauerstoff in einem Wassermolekül aber haben Sie auch eine zusätzliche Anziehung (ungefähr 23.3 kJ·Mol−1 pro Wasserstoffatom) zu einem angrenzenden Sauerstoffatom in einem unterschiedlichen Molekül.[77] Diese Wasserstoffbindungen zwischen Wassermolekülen halten Sie sie ungefähr 15% genauer als, was in einer einfachen Flüssigkeit mit gerade erwartet würde Van Der Waals Kräfte.[78][79]

Passend zu seinem electronegativity, Sauerstoffformen chemische Bindungen mit fast allen weiteren Elementen bei den erhöhten Temperaturen, zum des Entsprechens zu geben Oxide. Jedoch bilden einige Elemente bereitwillig Oxide an Standardbedingungen für Temperatur und Druck; Verrosten von Eisen ist ein Beispiel. Die Oberfläche der Metalle mögen Aluminium und Titan werden in Anwesenheit der Luft und werden mit einem Dünnfilm des Oxids das oxidiert überzogen passiviert das Metall und verlangsamt weiter Korrosion. Einige der übergang Metalloxide werden in der Natur wie gefunden nicht-stöchiometrische Mittel, mit einem etwas weniger Metall als chemische Formel würde darstellen. Z.B. das natürliche Auftreten FeO (wüstite) wird wirklich wie geschrieben F.E.1−xO, wo x normalerweise herum ist 0.05.[80]

Sauerstoff als Mittel ist in der Atmosphäre in den Spur Quantitäten in Form anwesend Kohlendioxyd (Co2). Masse crustal Felsen besteht im großen Teil Oxiden von Silikon (Silikon SiO2, fand innen Granit und Sand), Aluminium (Aluminiumoxyd Al2O3, innen Bauxit und Korund), Eisen (Oxid des Eisens (III) F.E.2O3, innen Hematite und Rost) und anderes Metalle.

Der Rest der Kruste der Masse wird auch von den Sauerstoffmitteln, insbesondere gebildet Kalziumkarbonat (in Kalkstein) und Kieselsäureverbindungen (in Feldspate). Wasserlöslich Kieselsäureverbindungen in Form Na4SiO4, Na2SiO3und Na2Silikon2O5 werden wie verwendet Reinigungsmittel und Kleber.[81]

Sauerstoff dient auch als ein ligand für übergang Metalle und bildet Metall-O2 Bindungen mit Iridium Atom innen Komplex Vaskas,[82] mit Platin in PTF6,[83] und mit der Eisenmitte von heme Gruppe von Hämoglobin.

Organische Mittel und Biomoleküle

Unter den wichtigsten Kategorien der organischen Mittel, die Sauerstoff enthalten, seien Sie (wo „R“ eine organische Gruppe) ist: Spiritus (R-OH); äther (R-O-R); Ketone (R-CO-R); Aldehydee (R-CO-H); karboxylhaltige Säuren (R-COOH); Ester (R-COO-R); saure Anhydride (R-CO-O-CO-R); und Amide (R-C (O) - NR2). Es gibt viel wichtiges organisches Lösungsmittel das enthalten den Sauerstoff und schließen ein: Azeton, Methanol, äthanol, Isopropanol, Furan, THF, Diäthyläther, Dioxan, äthylacetat, DMF, DMSO, Essigsäureund Ameisensäure. Azeton ((CH3)2Co) und Phenol (C6H5OH-) werden als Zufuhrmaterialien in der Synthese vieler unterschiedlicher Substanzen benutzt. Andere wichtige organische Mittel, die Sauerstoff enthalten, sind: Glycerin, Formaldehyd, Glutaraldehyd, Zitronensäure, essigsaures Anhydridund Acetamid. Epoxide seien Sie äther in, welchem das Sauerstoffatom ein Teil eines Ringes von drei Atomen ist.

Sauerstoff reagiert spontan mit vielen organisch Mittel oder unterhalb bei der Raumtemperatur in einem Prozeß benannten Autoxydierung.[84] Die meisten von organische Mittel das enthalten Sauerstoff werden gebildet nicht durch direkte Tätigkeit von O2. Die organischen Mittel, die in der Industrie und im Handel wichtig sind, die durch direkte Oxidation eines Vorläufers gebildet werden, schließen ein äthylenoxid und perazetische Säure.[81]

Das Element wird in fast allen gefunden Biomoleküle das werden wichtiges (oder vorbei) erzeugt, Leben. Nur einige allgemeine komplizierte Biomoleküle, wie Squalen und Carotine, enthalten Sie keinen Sauerstoff. Von den organischen Mitteln mit biologischer Bedeutung, Kohlenhydrate enthalten Sie den größten Anteil durch Masse des Sauerstoffes. Alle Fette, Fettsäuren, Aminosäurenund Proteine enthalten Sie den Sauerstoff (wegen der Anwesenheit von Karbonyl Gruppen in diesen Säuren und ihr Ester überreste). Sauerstoff tritt auch innen auf Phosphat (PO43−) Gruppen in den biologisch wichtigen Energie-tragenden Molekülen Atp und ADP, im Rückgrat und Purine (ausgenommen Adenin) und Pyrimidine von RNS und DNAund in den Knochen wie Kalziumphosphat und Hydroxylapatit.

Vorkehrungen

Giftigkeit

Hauptartikel: Sauerstoffgiftigkeit

Sauerstoffgas (O2) kann sein giftig an erhöht teilweiser Druck, führend zu Krämpfe und andere Gesundheit Probleme.[85][86] Sauerstoffgiftigkeit fängt normalerweise an, mit teilweisem Druck aufzutreten mehr als 50 KiloPascal (kPa) oder 2.5mal der normale Meeresspiegel O2 teilweiser Druck von kPa ungefähr 21. Folglich Luft durch geliefert Sauerstoffmasken in den medizinischen Anwendungen besteht gewöhnlich aus 30% O2 nach Volumen (kPa ungefähr 30 mit Standarddruck).[25] Auf einmal, vorzeitige Babys wurden beim Brutkastenenthalten gelegt O2- reiche Luft, aber diese Praxis wurden eingestellt, nachdem einige Babys durch sie blind gemacht wurden.[25]

Atmung rein O2 in den Raumanwendungen wie in einigem modern Raumklagenoder im frühen Raumfahrzeug wie Apollo, Ursachen keine Beschädigung wegen des niedrigen Gesamtdrucks verwendet.[87] Im Falle der spacesuits O2 teilweiser Druck im atmengas ist, im allgemeinen kPa ungefähr 30 (1.4mal Normal) und das Resultieren O2 teilweiser Druck im arteriellen Blut des Astronauten ist nur am Rand mehr als normaler Meeresspiegel O2 teilweiser Druck (sehen Sie Gas des arteriellen Bluts).

Sauerstoffgiftigkeit zu den Lungen und Zentralnervensystem Dose treten auch innen tief auf Unterwasseratemgerättauchen und Oberfläche geliefertes Tauchen.[25] Verlängerte Atmung einer Luftmischung mit O2 teilweises Druck mehr kPa als 60 kann zu Dauerhaftes schließlich führen Lungenfibrosis.[88] Aussetzung zu a O2 teilweises Druck grösser kPa als 160 kann zu die Krämpfe führen (normalerweise tödlich für Taucher). Akute Sauerstoffgiftigkeit kann auftreten, indem sie eine Luftmischung mit 21% atmet O2 bei 66 m oder mehr von Tiefe, während die gleiche Sache auftreten kann, indem sie 100% atmet O2 an nur 6 M.[88][89]

Verbrennung und andere Gefahren

0
0
0
RIND

Hoch-starke Quellen des Sauerstoffes fördern schnelles Verbrennung. Feuer und Explosion Gefahren bestehen wenn starke Oxydationsmittel und Kraftstoffe werden in nahe Nähe geholt; jedoch ist ein Zündungfall, wie Hitze oder ein Funken, erforderlich, Verbrennung auszulösen.[90] Sauerstoff selbst ist der nicht Kraftstoff, aber das Oxydationsmittel. Verbrennunggefahren treffen auch auf Mittel des Sauerstoffes mit einem hohen oxydierenden Potential, wie zu Hyperoxyde, Chlorate, Nitrate, Perchlorateund dichromates weil sie Sauerstoff zu einem Feuer spenden können.

Konzentriert O2 läßt Verbrennung schnell und energisch fortfahren.[90] Stahl Rohre und Speicherbehälter verwendeten, gasförmiges zu speichern und zu übertragen und flüssiger Sauerstoff dient als ein Kraftstoff; und folglich das Design und die Herstellung von O2 Systeme erfordert Spezialausbildung, sicherzugehen, daß Zündungquellen herabgesetzt werden.[90] Das Feuer, das tötete Apollo 1 Mannschaft auf einer Testprodukteinführung Auflage verbreitete so schnell, weil die Kapsel mit reinem unter Druck gesetzt wurde O2 aber mit etwas mehr als atmosphärischem Druck, anstelle vom ⅓ normalen Druck, der in einer Mission verwendet würde.[91][92]

Flüssiger Sauerstoff wird verschüttet, wenn er in organische Angelegenheit, wie tränken dürfen wird Holz, Erdölchemikalienund Asphalt kann diese Materialien zu verursachen bringen Sie zur Detonation unvorhersehbar auf folgender mechanischer Auswirkung.[90] Auf Kontakt mit dem menschlichen Körper, kann es auch verursachen kälteerzeugend Brände zur Haut und zu den Augen.

Sehen Sie auch

Anmerkungen und Zitieren

  1. ^ a b Emsley 2001, p.297
  2. ^ a b Sauerstoff. Los Alamos Staatsangehörig-Labor. An zurückgeholt 2007-12-16.
  3. ^ a b c d e f g h I J Koch u. Lauer 1968, p.500
  4. ^ Die NASA (2007-09-27). "Vor die NASA Forschung zeigt Sauerstoff auf Masse 2.5 Milliarde Jahren an". Pressekommuniquã#. An zurückgeholt 2008-03-13.
  5. ^ a b c d Mellor 1939
  6. ^ Molekulare Augenhöhlentheorie. Purdue Universität. An zurückgeholt 2008-01-28.
  7. ^ Pauling, L. Die Natur der chemischen Bindung. Cornell Universitätspresse, 1960.
  8. ^ a b Jakubowski, Henry. Biochemie online. Universität Heiligen Johannes. An zurückgeholt 2008-01-28.
  9. ^ Ein Orbital ist ein Konzept von Quantenmechaniker das modelliert ein Elektron als a wellenähnlicher Partikel das hat eine spacial Verteilung über ein Atom oder ein Molekül.
  10. ^ a b c Emsley 2001, p.303
  11. ^ Demonstration einer Brücke des flüssigen Sauerstoffes gestützt gegen sein eigenes Gewicht zwischen den Pfosten eines leistungsfähigen Magneten. Universität des Wisconsin-Madison Chemie-Abteilung DEMONSTRATION LABORS. An zurückgeholt 2007-12-15.
  12. ^ Paramagnetismus des Sauerstoffes kann in den paramagnetischen Sauerstoffgasanalysatoren analytisch verwendet werden, die die Reinheit des gasförmigen Sauerstoffes feststellen. (Firmaliteratur der Sauerstoffanalysatoren (Dreiergruppe). Servomex. An zurückgeholt 2007-12-15.)
  13. ^ Krieger-Liszkay 2005, 337-46
  14. ^ Harrison 1990
  15. ^ Wentworth 2002
  16. ^ Hirayama 1994, 149-150
  17. ^ Chieh, Chung. Bondlängen und Energie. Universität von Waterloo. An zurückgeholt 2007-12-16.
  18. ^ a b Stwertka 1998, p.48
  19. ^ Stwertka 1998, p.49
  20. ^ a b Cacace 2001, 4062
  21. ^ a b Kugel, Phillip. "Neue Form des Sauerstoffes fand", Natur-Nachrichten, 2001-09-16. An zurückgeholt 2008-01-09. 
  22. ^ Lundegaard 2006, 201–04
  23. ^ Desgreniers 1990, 1117–22
  24. ^ Shimizu 1998, 767–69
  25. ^ a b c d e f Emsley 2001, p.299
  26. ^ Luftlöslichkeit im Wasser. Der TechnikToolbox. An zurückgeholt 2007-12-21.
  27. ^ Evans u. Claiborne 2006, 88
  28. ^ Lide 2003, Abschnitt 4
  29. ^ Überblick über kälteerzeugende Lufttrennung und Liquefier-Systeme. Universal Industrial Gases, Inc. An zurückgeholt 2007-12-15.
  30. ^ Flüssiger Sauerstoff-materielles Sicherheit Leistungsblatt (Pdf). Matheson Tri Gas. An zurückgeholt 2007-12-15.
  31. ^ a b c d e Sauerstoff-Nuklide/Isotope. EnvironmentalChemistry.com. An zurückgeholt 2007-12-17.
  32. ^ a b c Meyer 2005, 9022
  33. ^ a b c d Emsley 2001, p.298
  34. ^ Die gegebenen Abbildungen sind für Werte bis zu 50 Meilen (80 Kilometer) über der Oberfläche
  35. ^ Wanderer 1980
  36. ^ Dieses wird errechnet, indem man alles freie teilt O2 in der Atmosphäre zur Rate wird es für Atmung durch die gesamte Biosphäre verwendet. Dieses ist offensichtlich eine extreme Berechnung, da die meisten organismen gut vor dem Druck von sterben würden O2 fiel bis null und folglich würde die Rate des Verbrauchs sich erheblich von der anwesenden Rate verringern.
  37. ^ Von der Chemie und von der Ergiebigkeit der Meereswasser durch H.W. Harvey, 1955, C.J.J. zitierend. Fuchs, „auf den Koeffizienten von Absorption der atmosphärischen Gase im Meereswasser“, Publ. Circ. Betrüger. Explor. Mer, Nr. 41, 1907. Harvey merkt jedoch, daß entsprechend neueren Artikeln in der Natur die Werte scheinen, ungefähr hohe 3% zu sein zu.
  38. ^ a b c d e f g h Emsley 2001, p.301
  39. ^ Fenical 1983, „Marinebetriebe“
  40. ^ Braun 2003, 958
  41. ^ Thylakoid Membranen sind ein Teil von Chloroplaste in den Algen und in den Betrieben, während sie einfach eine vieler Membrane Strukturen innen sind cyanobacteria. Tatsächlich werden Chloroplaste gedacht, von entwickelt zu haben cyanobacteria der waren einmal symbiotische Partner mit den progenerators der Betriebe und der Algen.
  42. ^ a b Raven 2005, 115–27
  43. ^ Wasseroxidation wird durch a katalysiert Mangan- enthalten Enzym Komplex bekannt als entwickelnder Komplex des Sauerstoffes (OEC) oder Wasser-aufspaltender Komplex fand verbunden mit der lumenal Seite der thylakoid Membranen. Mangan ist ein wichtiges Adjunkteund Kalzium und Chlorverbindung werden auch für die Reaktion angefordert, um aufzutreten. (Raven 2005)
  44. ^ Co2 wird von einem anderen Teil Hämoglobin freigegeben (sehen Sie Bohr Effekt)
  45. ^ „Für Menschen, ist das normale Volumen 6-8 Liter pro Minute.“ [1]
  46. ^ (1.8 Gramm) * (60 Minuten) * (24 Stunden) * (365 Tage) * (6.6 Milliarde Leute) /1,000,000=6.24 Milliarde Tonnen
  47. ^ Campbell 2005, 522–23
  48. ^ Ehrenbürger 2005, 214, 586
  49. ^ a b Berner 1999, 10955-57
  50. ^ Almosen 1965, 5–27
  51. ^ Jastrow 1936, 171
  52. ^ a b c d e Koch u. Lauer 1968, p.499.
  53. ^ a b c Britannica Mitwirkende 1911, „John Mayow“
  54. ^ a b Welt von Chemie Mitwirkende 2005, „John Mayow“
  55. ^ Morris 2003
  56. ^ a b c d e f g h Emsley 2001, p.300
  57. ^ Priestley 1775, 384–94
  58. ^ DeTurck, Dennis; Gladney, Larry und Pietrovito, Anthony (1997). Das wechselwirkende Lehrbuch von PFP96. Universität von Pennsylvania. An zurückgeholt worden 2008-01-28.
  59. ^ Roscoe 1883, 38
  60. ^ Jedoch wurden diese Resultate meistens bis 1860 ignoriert. Der Teil dieser Ablehnung lag am Glauben, daß Atome von einem Element Nr. haben würden chemische Affinität in Richtung zu den Atomen des gleichen Elements und des Teils lag an den offensichtlichen Ausnahmen zum Gesetz Avogadros, die nicht bis später in dem Trennen der Moleküle ausgedrückt erklärt wurden.
  61. ^ a b Daintith 1994, p.707
  62. ^ a b c Wie Produkte gebildet werden Mitwirkende, „Sauerstoff“
  63. ^ Goddard-1926. Die NASA. An zurückgeholt 2007-11-18.
  64. ^ Nicht-Kälteerzeugende Luft-Trennung Prozesse. UIG Inc. (2003). An zurückgeholt 2007-12-16.
  65. ^ Raum-Doppelventilkegel-Gebrauch der Propellants und der Flüssigkeiten, Die NASA, 2001=09, <http://www-pao.ksc.nasa.gov/kscpao/nasafact/ps/SSP.ps>. An zurückgeholt 16. Dezember 2007 
  66. ^ a b Koch u. Lauer 1968, p.510
  67. ^ Der Grund ist der, der den Anteil Sauerstoff im atmengas an den Niederdrucktaten erhöht, um zu vergrößern angespornt O2 teilweiser Druck nahe zu dem fand am Meeresspiegel.
  68. ^ NTSB zusammenfassender Bericht. Nationales Transport-Sicherheit Brett. An zurückgeholt 2007-12-16.)
  69. ^ a b Bren, Linda (November Dezember 2002). Sauerstoff-Stäbe: Ist ein Atem von der Frischluft wert ihn?. FDA Verbraucherzeitschrift. US Nahrungsmittel-und Droge-Leitung. An zurückgeholt 2007-12-23.
  70. ^ Ergogenic Hilfsmittel. Höchstleistung online. An zurückgeholt 2008-01-04.
  71. ^ George Gobles verlängertes Home Page (Spiegel).
  72. ^ Koch u. Lauer 1968, p.508
  73. ^ a b Emsley 2001, p.304
  74. ^ Hand, Eric (2008-03-13). "Der erste Atem des Solarsystems". Natur 452: 259. doi:10.1038/452259a. 
  75. ^ Miller et al. 2003
  76. ^ Wald u. Earnshaw 1997, 28
  77. ^ Maksyutenko et al. 2006
  78. ^ Chaplin, Martin (2008-01-04). Wasser-Wasserstoff-Abbinden. An zurückgeholt 2008-01-06.
  79. ^ Auch da Sauerstoff ein höheres electronegativity als Wasserstoff hat, bildet der Aufladung Unterschied es a polares Molekül. Die Interaktionen zwischen dem unterschiedlichen Dipole von jeder Molekülursache eine Nettoanziehung Kraft.
  80. ^ Intelligentes 2005, 214
  81. ^ a b Koch u. Lauer 1968, p.507
  82. ^ Crabtree 2001, 152
  83. ^ Koch u. Lauer 1968, p.505
  84. ^ Koch u. Lauer 1968, p.506
  85. ^ Seit dem O2's teilweiser Druck ist der Bruch von O2 setzt Zeit Gesamtdrucks, erhöhter teilweiser Druck kann irgendein von der Höhe auftreten fest O2 zerlegen Sie in atmengas oder vom hohen atmengasdruck oder in einer Kombination von beiden in Bruchteile.
  86. ^ Koch u. Lauer 1968, p.511
  87. ^ Furt, Markierung (2007). Raum-Klagen. Enzyklopädie Astronautica. An zurückgeholt 2007-12-16.
  88. ^ a b Wilmshurst, Peter (1998). ABC des Sauerstoffes: Tauchen und Sauerstoff. Britisches medizinisches Journal. An zurückgeholt 2008-01-06.
  89. ^ Donald 1992
  90. ^ a b c d Werley 1991
  91. ^ Keine Zündungquelle des Feuers wurde abschließend gekennzeichnet, obgleich etwas Beweis auf Bogen von einem elektrischen Funken zeigt). (Report Apollo 204 die Bericht-Brett NASA des historischen Bezugsansammlung, DIE NASA Geschichte Büros, DIE NASA HQ, Washington, DC)
  92. ^ Chiles 2001

Hinweise

Externe Verbindungen

Wikimedia Common hat die Mittel, die auf bezogen werden:
Schauen Sie oben Sauerstoff in
Wiktionary, das freie Wörterbuch.
V • d • e
Diatomic chemische Elemente

Wasserstoff H2 | Stickstoff N2 | Sauerstoff O2 | Fluor F2 | Chlor Cl2 | Brom Br2 | Jod I2 | Astatin An2
V • d • e
E Zahlen

Farben (E100-199) • Konservierungsmittel (E200-299) • Antioxydantien & Säureregler (E300-399) • Verdickungsmittel, Ausgleicher & Emulsionsmittel (E400-499) • pH Regler & Anbackschutzmittel (E500-599) • Aromavergrößerer (E600-699) • Verschieden (E900-999) • Zusätzliche Chemikalien (E1100-1599)

Wachse (E900-909) • Synthetische Glasuren (E910-919) • Verbessernde Mittel (E920-929) • Verpackengase (E930-949) • Stoffe (E950-969) • Schaumbildner (E990-999)

Kalziumhyperoxyd (E930) • Argon (E938) • Helium (E939) • Dichlorodifluoromethan (E940) • Stickstoff (E941) • Stickstoff-Monoxid (E942) • Butan (E943a) • Isobutan (E943b) • Propan (E944) • Sauerstoff (E948) • Wasserstoff (E949)
The original article is from Wikipedia. To view the original article please click here.
Creative Commons Licence

 
Custom Search