Sauerstoff

Sauerstoff,8O
A transparent beaker containing a light blue fluid with gas bubbles
Flüssiges Sauerstoff kochen
Sauerstoff
Allotrope O2, Ö3 (Ozon) und mehr (siehe Sauerstoffallotrope)
Aussehen Gas: farblos
flüssig und fest: hellblau
Standard Atomgewicht Ar° (o)
  • [15.99903Anwesend15.99977]
  • 15.999±0,001(gekürzt)[1]
Fülle
in demErdkruste 461000 ppm
Sauerstoff in der Periodensystem
Wasserstoff Helium
Lithium Beryllium Bor Kohlenstoff Stickstoff Sauerstoff Fluor Neon
Natrium Magnesium Aluminium Silizium Phosphor Schwefel Chlor Argon
Kalium Kalzium Skandium Titan Vanadium Chrom Mangan Eisen Kobalt Nickel Kupfer Zink Gallium Germanium Arsen Selen Brom Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirkonium Niob Molybdän Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silber Cadmium Indium Zinn Antimon Tellur Jod Xenon
Cäsium Barium Lanthan Cer Praseodym Neodym Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dyprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantal Wolfram Rhenium Osmium Iridium Platin Gold Quecksilber (Element) Thallium Führen Wismut Polonium Astatine Radon
Frorgium Radium Aktinium Thorium Protaktinium Uran Neptunium Plutonium Amerika Kurium Berkelium Kalifornien Einsteinium Fermium Mendelevium Nobel Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seeborgium Bohrium Hsium Meitnerium Darmstadt Roentgenium Copernicium Nihonium Ferrovium Moscovium Lebermorium Tennessine Oganesson


O

S
Stickstoff-SauerstoffFluor
Ordnungszahl (Z) 8
Gruppe Gruppe 16 (Chalcogene)
Zeitraum Periode 2
Block   P-Block
Elektronenkonfiguration [Er] 2s2 2p4
Elektronen pro Schale 2, 6
Physikalische Eigenschaften
Phase beiSTP Gas
Schmelzpunkt 2) 54,36K (–218,79 ° C, –361,82 ° F)
Siedepunkt 2) 90,188 K (–182,962 ° C, –297,332 ° F)
Dichte (bei STP) 1,429 g/l
bei Flüssigkeit (beiB.P.) 1,141 g/cm3
Dreifacher Punkt 54,361 K, 0,1463 kPa
Kritischer Punkt 154,581 K, 5,043 MPa
Schmelzwärme 2) 0,444KJ/Mol
Verdampfungswärme 2) 6,82 kJ/mol
Molarenwärmekapazität 2) 29.378 J/(mol · k)
Dampfdruck
P (PA) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
beiT (K)       61 73 90
Atomeigenschaften
Oxidationszustände –2, –1, 0, +1, +2
Elektronegativität Paulingskala: 3.44
Ionisationsenergien
  • 1.: 1313.9 kJ/mol
  • 2.: 3388,3 kJ/mol
  • 3.: 5300,5 kJ/mol
  • (mehr)
Kovalenter Radius 66 ± 2PM
Van der Waals Radius 152 Uhr
Color lines in a spectral range
Spektrallinien Sauerstoff
Andere Eigenschaften
Natürliches Ereignis ursprünglich
Kristallstruktur kubisch
Cubic crystal structure for oxygen
Schallgeschwindigkeit 330 Frau (Gas bei 27 ° C)
Wärmeleitfähigkeit 26,58 × 10–3W/(m�k)
Magnetische Ordnung paramagnetisch
Molare magnetische Anfälligkeit +3449.0×10–6cm3/mol (293 k)[2]
CAS-Nummer 7782-44-7
Geschichte
Entdeckung Carl Wilhelm Scheele (1771)
Benannt von Antoine Lavoissier (1777)
Hauptsächlich Sauerstoffisotope
Isotop Fülle Halbwertszeit (t1/2) Verfallmodus Produkt
16O 99,76% stabil
17O 0,04% stabil
18O 0,20% stabil
Kategorie: Sauerstoff
| Verweise

Sauerstoff ist der Chemisches Element mit dem Symbol O und Ordnungszahl 8. Es ist ein Mitglied der Chalkogen Gruppe in dem Periodensystem, eine hohe reaktiv Nichtmetal, und ein Oxidationsmittel Das bildet sich leicht Oxide mit den meisten Elementen sowie mit anderen Verbindungen. Sauerstoff ist Erde am häufigsten vorkommend, und danach Wasserstoff und HeliumEs ist das dritthäufigste Element im Universum. Bei Standardtemperatur und Druck, zwei Atome des Elements binden Formen Dioxygen, ein farblos und geruchlos Diatom Gas mit der Formel O
2
. Diatom -Sauerstoffgas machen derzeit 20,95% der Erdatmosphäre, obwohl das hat erheblich verändert über lange Zeiträume. Sauerstoff macht fast die Hälfte der Erdkruste in Form von Oxiden.[3]

Viele wichtige Klassen von organische Moleküle in lebende Organismen enthalten Sauerstoffatome, wie z. Proteine, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate, und Fette, ebenso wie der Hauptbestandteil Anorganische Verbindungen von Tierschalen, Zähnen und Knochen. Der größte Teil der Masse lebender Organismen ist Sauerstoff als Bestandteil von Wasser, der Hauptbestandteil der Lebensformen. Sauerstoff wird kontinuierlich in der Erdatmosphäre durch aufgefüllt Photosynthese, der die Energie des Sonnenlichts nutzt, um Sauerstoff aus Wasser und Kohlendioxid zu produzieren. Sauerstoff ist zu chemisch reaktiv, um ein freies Element in Luft zu bleiben, ohne durch die photosynthetische Wirkung lebender Organismen kontinuierlich aufgefüllt zu werden. Eine andere Form (Allotrope) von Sauerstoff, Ozon (O
3
), stark ultraviolett, stark absorbiert UVB Strahlung und die Höhe Ozonschicht hilft dem Biosphäre aus UV-Strahlung. Ozon, die an der Oberfläche vorhanden ist, ist jedoch ein Nebenprodukt von SMOG und so ein Schadstoff.

Sauerstoff wurde durch isoliert durch Michael Sendivogius vor 1604, aber es wird allgemein angenommen, dass das Element von unabhängig voneinander entdeckt wurde Carl Wilhelm Scheele, in Uppsalaim Jahr 1773 oder früher und Joseph Priestley in Wiltshire, 1774. Für Priestley wird oft Priorität gegeben, weil seine Arbeit zuerst veröffentlicht wurde. Priestley bezeichnete jedoch Sauerstoff als "dephlogistierte Luft" und erkannte sie nicht als chemisches Element. Der Name Sauerstoff wurde 1777 von 1777 geprägt von Antoine Lavoissier, der zum ersten Mal Sauerstoff als chemisches Element erkannte und die Rolle, die er bei der Verbrennung spielt, korrekt charakterisierte.

Häufige Verwendungen von Sauerstoff umfassen die Produktion von Stahl, Kunststoff und Textilien, Löschen, Schweißen und Schneiden von Stählen und anderen Metalle, Raketentreizmittel, Sauerstoff Therapie, und Lebensunterstützungssysteme in Flugzeug, U -Boote, Weltraumflug und Tauchen.

Geschichte des Studiums

Frühe Experimente

Eines der ersten bekannten Experimente zur Beziehung zwischen Verbrennung und die Luft wurde bis zum 2. Jahrhundert v. Chr. Durchgeführt griechisch Schriftsteller über Mechaniker, Philo von Byzanz. In seiner Arbeit PneumaticaPhilo stellte fest, dass das Invertieren eines Gefäßes über eine brennende Kerze und den Umgebenden des Schiffes mit Wasser zu einem gewissen Wasser in den Hals führte.[4] Philo vermutete fälschlicherweise, dass Teile der Luft im Schiff in die umgewandelt wurden klassisches Element Feuer und konnten so durch Poren im Glas fliehen. Viele Jahrhunderte später Leonardo da Vinci auf Philos Arbeit basiert, indem er feststellte, dass ein Teil der Luft während der Verbrennung konsumiert wird und Atmung.[5]

Im späten 17. Jahrhundert, Robert Boyle bewiesen, dass Luft für die Verbrennung erforderlich ist. Englischer Chemiker John Mayow (1641–1679) verfeinert diese Arbeit, indem sie zeigte, dass Feuer nur einen Teil der Luft erfordert, den er anrief Spiritus nitroaereus.[6] In einem Experiment stellte er fest, dass das Platzieren einer Maus oder einer beleuchteten Kerze in einem geschlossenen Behälter über Wasser das Wasser stieg und ein Viertel des Luftvolumens ersetzt, bevor er die Probanden löschte.[7] Daraus vermutete er, dass Nitroaereus sowohl in der Atmung als auch in der Verbrennung konsumiert wird.

Mayow beobachtete das Antimon Das Gewicht erhöhte beim Erhitzen und schließte darauf hin, dass der Nitroaereus mit ihm kombiniert haben muss.[6] Er glaubte auch, dass die Lungen Nitroaereus von der Luft trennen und es in das Blut übergeben und dass die tierische Hitze und die Muskelbewegung aus der Reaktion von Nitroaereus mit bestimmten Substanzen im Körper zurückzuführen sind.[6] Berichte über diese und andere Experimente und Ideen wurden 1668 in seiner Arbeit veröffentlicht Tractatus Duo im Trakt "de Respiratione".[7]

Phlogiston -Theorie

Robert Hooke, Ole Borch, Mikhail Lomonosov, und Pierre Bayen Alle produzierten Sauerstoff in Experimenten im 17. und 18. Jahrhundert, aber keiner von ihnen erkannte es als a Chemisches Element.[8] Dies könnte teilweise auf die Verbreitung der Verbrennungsphilosophie und zurückgegangen sein Korrosion genannt Phlogiston -Theorie, was damals die bevorzugte Erklärung dieser Prozesse war.[9]

1667 vom deutschen Alchemisten gegründet J. J. Becherund vom Chemiker modifiziert Georg Ernst Stahl bis 1731,[10] Die Phlogiston -Theorie stellte fest, dass alle brennbaren Materialien aus zwei Teilen hergestellt wurden. Ein Teil namens Phlogiston wurde abgegeben, als die Substanz, die sie verbrannt wurde Calx.[5]

Hochbrennbare Materialien, die wenig verlassen RückstandEs wurde angenommen, dass Holz oder Kohle hauptsächlich aus Phlogisten hergestellt werden; Nicht brennbare Substanzen, die korrodieren, wie Eisen, enthielten sehr wenig. Luft spielte keine Rolle in der Phlogiston -Theorie, noch wurden anfängliche quantitative Experimente durchgeführt, um die Idee zu testen; Stattdessen beruhte es auf Beobachtungen darüber, was passiert, wenn etwas brennt, dass die meisten gängigen Objekte leichter zu werden und dabei etwas zu verlieren scheinen.[5]

Entdeckung

A drawing of an elderly man sitting by a table and facing parallel to the drawing. His left arm rests on a notebook, legs crossed.
Joseph Priestley wird normalerweise Priorität in der Entdeckung gegeben.

Polieren Alchimist, Philosoph, und Arzt Michael Sendivogius (Michał Sędziwój) in seiner Arbeit De Lapide Philosophorum Tractatus Duodecim e Naturae Fonte ET Manuali Experientia depromti (1604) beschrieb eine in der Luft enthaltene Substanz, die sie als "Cibus Vitae" bezeichnete (Lebensmittel des Lebens,[11]) und laut polnischer Historiker Roman Bugaj ist diese Substanz mit Sauerstoff identisch.[12] Sendivogius erkannte während seiner zwischen 1598 und 1604 durchgeführten Experimenten ordnungsgemäß, dass die Substanz dem von der freigesetzten gasförmigen Nebenprodukt entspricht Thermalzersetzung von Kaliumnitrat. In Bugajs Ansicht die Isolation von Sauerstoff und der ordnungsgemäßen Assoziation der Substanz zu dem Teil der Luft, der für das Leben erforderlich ist, liefert ausreichende Beweise für die Entdeckung von Sauerstoff durch Sendivogius.[12] Diese Entdeckung von Sendivogius wurde jedoch von den Generationen von Wissenschaftlern und Chemikern, die ihm nachfolgt, häufig geleugnet.[11]

Es wird auch allgemein behauptet, dass Sauerstoff zuerst vom schwedischen Apotheker entdeckt wurde Carl Wilhelm Scheele. Er hatte Sauerstoffgas durch Erhitzen erzeugt Quecksilberoxid (Hgo) und verschiedene Nitrate 1771–72.[13][14][5] Scheele nannte das Gas "Feuerluft", weil es damals das einzige war Agent Verbrennung zu unterstützen. Er schrieb einen Bericht über diese Entdeckung in einem Manuskript mit dem Titel " Abhandlung über Luft und Feuer, was er 1775 an seinen Verlag schickte. Dieses Dokument wurde 1777 veröffentlicht.[15]

In der Zwischenzeit, am 1. August 1774, ein Experiment des britischen Geistlichen Joseph Priestley Fokussierter Sonnenlicht auf Mercuricoxid, das in einem Glasröhrchen enthielt, das ein Gas befreit, das er "dephlogistische Luft" nannte.[14] Er bemerkte, dass Kerzen im Gas heller brannten und dass eine Maus aktiver war und länger lebte Atmung es. Nachdem sie das Gas selbst geatmet hatte, schrieb Priestley: "Das Gefühl, dass es meiner Lunge nicht sinnvoll war Gemeinsame Luft, aber ich stellte mir vor, dass meine Brust einige Zeit später merkwürdig leicht und leicht anfühlte. "[8] Priestley veröffentlichte seine Ergebnisse 1775 in einem Papier mit dem Titel "Ein Bericht über weitere Entdeckungen in Air", das im zweiten Band seines Buches mit dem Titel " Experimente und Beobachtungen an verschiedenen Luftarten.[5][16] Da er zuerst seine Ergebnisse veröffentlichte, hat Priestley normalerweise Priorität in der Entdeckung.

Der französische Chemiker Antoine Laurent Lavoissier Später behauptete, die neue Substanz unabhängig entdeckt zu haben. Priestley besuchte Lavoizier im Oktober 1774 und erzählte ihm von seinem Experiment und wie er das neue Gas befreit hatte. Scheele hatte am 30. September 1774 auch einen Brief an Lavoissier gesendet, in dem seine Entdeckung der bisher unbekannten Substanz beschrieben wurde, aber Lavosier hat nie anerkannt, ihn zu empfangen. (Eine Kopie des Briefes wurde nach seinem Tod in Scheeles Sachen gefunden.)[15]

Lavoissiers Beitrag

A drawing of a young man facing towards the viewer, but looking on the side. He wear a white curly wig, dark suit and white scarf.
Antoine Lavoissier diskreditierte die Phlogiston -Theorie.

Lavoissier führte die ersten angemessenen quantitativen Experimente an Oxidation und gab die erste korrekte Erklärung, wie die Verbrennung funktioniert.[14] Er verwendete diese und ähnlichen Experimente, alle begannen 1774, um die Phlogiston -Theorie zu diskreditieren und zu beweisen, dass die von Priestley und Scheele entdeckte Substanz ein Chemisches Element.

In einem Experiment beobachtete Lavosier, dass es keine Gesamtsteigerung des Gewichts gab, wenn Zinn und Luft wurden in einem geschlossenen Behälter erhitzt.[14] Er bemerkte, dass Luft hereinbrach, als er den Behälter öffnete, was darauf hinwies, dass ein Teil der eingeschlossenen Luft verbraucht worden war. Er merkte auch an, dass das Zinn an Gewicht zugenommen hatte und dass die Erhöhung das gleiche wie das Gewicht der Luft war, die wieder in die Luft stürzte. In diesem und anderen und anderen Experimenten zur Verbrennung wurden in seinem Buch dokumentiert Sur la Verbrennung en général, die 1777 veröffentlicht wurde.[14] In dieser Arbeit bewies er, dass Luft eine Mischung aus zwei Gasen ist; "Vital Air", was für Verbrennung und Atmung unerlässlich ist, und Azote (GK. ἄζωτον "Leblos"), was auch nicht unterstützte. Azote wurde später Stickstoff- In Englisch, obwohl es den früheren Namen in Französisch und mehreren anderen europäischen Sprachen aufbewahrt hat.[14]

Etymologie

Lavoissier benannte in 'Vital Air' in umbenannt Oxygène im Jahr 1777 von der griechisch Wurzeln ὀξύς (Oxys) (Säure, buchstäblich "scharf", aus dem Geschmack von Säuren) und -γενής (-genēs) (Produzent, buchstäblich zauberhaft), weil er fälschlicherweise glaubte, dass Sauerstoff ein Bestandteil aller Säuren sei.[17] Chemiker (wie Sir Humphry Davy 1812) stellten schließlich fest, dass Lavoisier in dieser Hinsicht falsch war, aber bis dahin war der Name zu gut etabliert.[18]

Sauerstoff trat trotz der Opposition der englischen Wissenschaftler in die englische Sprache ein und die Tatsache, dass der Engländer Priestley das Gas zuerst isoliert und darüber geschrieben hatte. Dies ist teilweise auf ein Gedicht zurückzuführen, das das Gas mit dem Titel "Sauerstoff" im beliebten Buch lobte Der botanische Garten (1791) von Erasmus Darwin, Großvater von Charles Darwin.[15]

Spätere Geschichte

A metal frame structure stands on the snow near a tree. A middle-aged man wearing a coat, boots, leather gloves and a cap stands by the structure and holds it with his right hand.
Robert H. Goddard und ein flüssiges Sauerstoffgasolin Rakete

John Dalton'S Original Atomhypothese vermutete, dass alle Elemente monatomisch waren und dass die Atome in Verbindungen normalerweise die einfachsten Atomverhältnisse zueinander aufweisen würden. Zum Beispiel nahm Dalton an, dass die Formel von Water HO war, was zu dem Schluss führte, dass die Atommasse des Sauerstoffs betrug 8 -mal so hoch wie Wasserstoff anstelle des modernen Wertes von etwa 16.[19] Im Jahr 1805, Joseph Louis Gay-Lussac und Alexander von Humboldt zeigten, dass Wasser aus zwei Wasserstoffvolumina und einem Sauerstoffvolumen gebildet wird; und bis 1811 Amedeo Avogadro war zur korrekten Interpretation der Zusammensetzung des Wassers angekommen, basierend auf dem, was jetzt genannt wird Avogadros Gesetz und die diatomischen elementaren Moleküle in diesen Gasen.[20][a]

Die erste kommerzielle Methode zur Herstellung von Sauerstoff war chemisch, das sogenannte Sauerstoff Brin process mit einer reversiblen Reaktion von Bariumoxid. Es wurde 1852 erfunden und 1884 kommerzialisiert, aber im frühen 20. Jahrhundert durch neuere Methoden vertrieben.

Bis zum späten 19. Jahrhundert erkannten Wissenschaftler, dass Luft verflüssigt und seine Komponenten isoliert werden konnten, die durch Komprimieren und Abkühlen isoliert wurden. Verwendung einer Kaskade Methode, Schweizer Chemiker und Physiker Raoul Pierre Pictet verdunstet Flüssigkeit Schwefeldioxid Um das Kohlendioxid zu verflüssigen, wurde dies wiederum verdampft, um Sauerstoffgas zu kühlen, um es zu verflüssigen. Er schickte am 22. Dezember 1877 ein Telegramm an die Französische Akademie der Wissenschaften in Paris ankündigen seine Entdeckung von flüssiger Sauerstoff.[21] Nur zwei Tage später französischer Physiker Louis Paul Cailletet kündigte seine eigene Methode zum verflüssigen molekularen Sauerstoff an.[21] In jedem Fall wurden nur wenige Tropfen der Flüssigkeit hergestellt und es konnte keine aussagekräftige Analyse durchgeführt werden. Sauerstoff wurde zum ersten Mal am 29. März 1883 in einem stabilen Zustand von polnischen Wissenschaftlern von verflüssigt Jagiellonische Universität, Zygmunt Wróblewski und Karol Olszewski.[22]

An experiment setup with test tubes to prepare oxygen
Ein Experiment -Setup zur Herstellung von Sauerstoff in akademischen Laboratorien

1891 schottischer Chemiker James Dewar war in der Lage, genug flüssigen Sauerstoff für die Studie zu produzieren.[23] Das erste kommerziell tragfähige Verfahren zur Herstellung von flüssigem Sauerstoff wurde 1895 vom deutschen Ingenieur unabhängig voneinander entwickelt Carl von Linde und britischer Ingenieur William Hampson. Beide Männer senkten die Lufttemperatur, bis sie verflüssige und dann verflüssige destilliert Die Komponentengase, indem sie sie nacheinander kocht und separat erfasst.[24] Später, im Jahr 1901, Oxyacetylene Schweißen wurde zum ersten Mal durch Verbrennung einer Mischung aus demonstriert Acetylen und komprimiert O
2
. Diese Methode zum Schweißen und Schneiden von Metall wurde später üblich.[24]

1923 der amerikanische Wissenschaftler Robert H. Goddard wurde die erste Person, die eine entwickelte Raketenantrieb dieser verbrannte flüssige Kraftstoff; der Motor verwendet Benzin für Kraftstoff und flüssiger Sauerstoff als der Oxidationsmittel. Goddard flog am 16. März 1926 erfolgreich eine kleine Flüssigkeitsfuge-Rakete von 56 m bei 97 km/h in Auburn, Massachusetts, UNS.[24][25]

In akademischen Laboratorien kann Sauerstoff hergestellt werden, indem Kaliumchlorat mit einem kleinen Anteil an Mangandioxid zusammenheizt.[26]

Der Sauerstoffspiegel in der Atmosphäre trendt weltweit leicht nach unten, möglicherweise aufgrund des Verbrennens fossiler Brennstoffe.[27]

Eigenschaften

Eigenschaften und molekulare Struktur

Orbital -Diagramm nach Barrett (2002),[28] Zeigen Sie die teilnehmenden Atomorbitale aus jedem Sauerstoffatom, die molekularen Orbitale, die sich aus ihrer Überlappung ergeben, und der Aufbau Füllung der Orbitale mit den 12 Elektronen, 6 aus jedem O-Atom, ab den niedrigsten Energieorbitalen und zu einem kovalenten Doppelbindungscharakter aus gefüllten Orbitalen (und Stornierung der Beiträge der Paare von σ und σ* und π und π* Orbitalpaare).

Bei Standardtemperatur und Druck, Sauerstoff ist farblos, geruchlos und geschmackloses Gas mit dem Molekularformel O
2
, als Dioxygen bezeichnet.[29]

Wie Dioxygen, zwei Sauerstoffatome sind chemisch gebunden zueinander. Die Bindung kann unterschiedlich auf der Grundlage des Theoriestufs beschrieben werden, ist jedoch vernünftigerweise und einfach als kovalent beschrieben Doppelbindung das resultiert aus der Füllung von Molekulare Orbitale aus dem gebildet atomare Orbitale der einzelnen Sauerstoffatome, deren Füllung zu a führt Anleihe von zwei. Insbesondere ist die Doppelbindung das Ergebnis sequentieller, niedriger bis hoher Energie oder Aufbau, Füllung von Orbitalen und die daraus resultierende Stornierung von Beiträgen aus den 2S -Elektronen nach sequentieller Füllung des niedrigen σ und σ* Orbitale; σ -Überlappung der beiden atomaren 2p -Orbitale, die entlang der O -O -Molekularachse und π -Überlappung von zwei Paaren von Atom -2P -Orbitalen senkrecht zur O -O -Molekularachse und dann nach ihrem Teil die Aufhebung der Beiträge aus den verbleibenden zwei 2p -Elektronen liegen Füllung des π* Orbitale.[28]

Diese Kombination von Stornierungen und σ- und π-Überlappungen führt zu einem doppelten Charakter und Reaktivität von Dioxygen sowie einem Triplettelektronik Grundzustand. Ein Elektronenkonfiguration mit zwei ungepaarten Elektronen, wie in Dioxygenorbitalen (siehe gefüllte π* -Orbitale im Diagramm), die gleich Energie sind - d. H. degenerieren- ist eine Konfiguration als a Triplet Spin Zustand. Daher der Grundzustand der O
2
Molekül wird als bezeichnet als Triplettsauerstoff.[30][b] Die höchsten Energie, teilweise gefüllte Orbitale sind Antibondingund so schwächt ihre Füllung die Bindungsreihenfolge von drei auf zwei. Aufgrund seiner ungepaarten Elektronen reagiert Triplett -Sauerstoff nur langsam mit den meisten organischen Molekülen, die Elektronenspins gepaart haben. Dies verhindert eine spontane Verbrennung.[31]

Flüssiger Sauerstoff, vorübergehend in einem Magneten aufgrund seiner Paramagnetismus aufgehängt

In der Triplettform, O
2
Moleküle sind paramagnetisch. Das heißt, sie verleihen Sauerstoff einen magnetischen Charakter, wenn es in Gegenwart eines Magnetfelds ist, wegen der drehen Magnetische Momente der ungepaarten Elektronen im Molekül und der negativen Energieaustausch zwischen benachbart O
2
Moleküle.[23] Flüssiger Sauerstoff ist so magnetisch In Labordemonstrationen kann eine Brücke aus flüssigem Sauerstoff gegen sein eigenes Gewicht zwischen den Polen eines starken Magneten gestützt werden.[32][c]

Singulett-Sauerstoff ist ein Name, der mehreren molekularen Arten mit höherer Energie vergeben wird O
2
in dem alle Elektronenspins gepaart werden. Es ist viel reaktiv mit gemeinsamen organische Moleküle als normaler (Triplett-) Molekularsauerstoff. In der Natur wird während der Photosynthese üblicherweise aus Wassersauerstoff aus Wasser gebildet, wobei die Energie des Sonnenlichts verwendet wird.[33] Es wird auch in der produziert Troposphäre durch die Photolyse von Ozon durch Licht der kurzen Wellenlänge[34] und von der Immunsystem als Quelle für aktive Sauerstoff.[35] Carotinoide In photosynthetischen Organismen (und möglicherweise Tieren) spielen eine wichtige Rolle bei der Absorption von Energie von Singulett-Sauerstoff und es in den aufgeschlossenen Grundzustand umzuwandeln, bevor er Gewebe schädigen kann.[36]

Allotrope

Raumfüllungsmodell Darstellung von Dioxygen (o2) Molekül

Das gemeinsame Allotrope von elementarem Sauerstoff auf der Erde heißt Dioxygen, O
2
, der größte Teil des atmosphärischen Sauerstoffs der Erde (siehe Auftreten). Ö2 hat eine Bindungslänge von 121PM und eine Bindungsenergie von 498KJ/Mol.[37] O2 wird von komplexen Lebensformen wie Tieren verwendet, in Zellatmung. Andere Aspekte von O
2
sind im Rest dieses Artikels behandelt.

Trioxygen (O
3
) ist normalerweise als bekannt als Ozon und ist ein sehr reaktives Allotrop von Sauerstoff, das für Lungengewebe schädlich ist.[38] Ozon wird in der produziert Obere Atmosphäre Wenn O
2
kombiniert mit atomem Sauerstoff durch die Aufteilung von O
2
durch Ultraviolett (UV-Strahlung.[17] Da Ozon im UV -Bereich stark absorbiert Spektrum, das Ozonschicht der oberen Atmosphäre fungiert als Schutzstrahlungsschild für den Planeten.[17] In der Nähe der Erdoberfläche ist es a Schadstoff als Nebenprodukt von gebildet Autoauspuff.[38] Bei Niedrige Erdumlaufbahn Höhenes, ausreichender atomarer Sauerstoff ist vorhanden Korrosion des Raumfahrzeugs.[39]

Das metastabil Molekül Tetraoxygen (O
4
) wurde 2001 entdeckt,[40][41] und es wurde angenommen, dass sie in einer der sechs Phasen von existieren fester Sauerstoff. Es wurde 2006 nachgewiesen, dass diese Phase, die durch Druckdruck erzeugt wurde O
2
bis 20GPA, ist in der Tat a Rhomboedrale O
8
Cluster.[42] Dieser Cluster hat das Potenzial, viel leistungsfähiger zu sein Oxidationsmittel Als entweder O
2
oder O
3
und kann daher in verwendet werden Raketentreibstoff.[40][41] Eine metallische Phase wurde 1990 entdeckt, wenn fester Sauerstoff einem Druck von über 96 GPa unterzogen wird[43] und es wurde 1998 gezeigt, dass diese Phase bei sehr niedrigen Temperaturen wird Superkondition.[44]

Physikalische Eigenschaften

Sauerstoffentladungsröhre (Spektrum)

Sauerstoff löst sich leichter im Wasser als im Stickstoff und in Süßwasser leichter als im Meerwasser. Wasser im Gleichgewicht mit Luft enthält ungefähr 1 Molekül gelöst O
2
für 2 Moleküle von N
2
(1: 2), verglichen mit einem atmosphärischen Verhältnis von ungefähr 1: 4. Die Löslichkeit von Sauerstoff in Wasser ist temperaturabhängig und ungefähr doppelt so viel (14.6mg/l) löst sich bei 0 ° C als bei 20 ° C (7.6mg/l).[8][45] Bei 25 ° C und 1 Standardatmosphäre (101.3KPA) Aus der Luft kann sich Süßwasser um 6,04 auflösenMilliliter(ml) Sauerstoff pro Liter, und Meerwasser Enthält ungefähr 4,95 ml pro Liter.[46] Bei 5 ° C steigt die Löslichkeit auf 9,0 ml (50% mehr als bei 25 ° C) pro Liter für Süßwasser und 7,2 ml (45% mehr) pro Liter für Meerwasser.

Sauerstoffgas in Wasser auf Meeresebene gelöst
(Milliliter pro Liter)
5 ° C 25 ° C
Frisches Wasser 9.00 6.04
Meerwasser 7.20 4.95

Sauerstoff kondensiert bei 90,20K (–182,95 ° C, –297,31 ° F) und gefriert bei 54,36 K (–218,79 ° C, –361,82 ° F).[47] Beide Flüssigkeit und fest O
2
sind klare Substanzen mit einem Licht Himmelblau Farbe, die durch Absorption im Rot verursacht wird (im Gegensatz zur blauen Farbe des Himmels, was zu verdanken ist Rayleigh Streuung aus blauem Licht). High-Purity-Flüssigkeit O
2
wird normalerweise von der erhalten fraktionierte Destillation von verflüssiger Luft.[48] Flüssiger Sauerstoff kann auch aus der Luft unter Verwendung von Luft kondensiert werden Flüssigstickstoff als Kühlmittel.[49]

Flüssiger Sauerstoff ist eine hochreaktive Substanz und muss von brennbaren Materialien getrennt werden.[49]

Die Spektroskopie des molekularen Sauerstoffs ist mit den atmosphärischen Prozessen von verbunden Aurora und Airglow.[50] Die Absorption im Herzberg -Kontinuum und Schumann -Frischbänder im ultraviolett produziert atomarygen, der in der chemie der mittleren atmosphäre wichtig ist.[51] Der molekulare Sauerstoff des angeregten Stadiums ist für die rote Chemilumineszenz in Lösung verantwortlich.[52]

Isotope und herausragende Herkunft

A concentric-sphere diagram, showing, from the core to the outer shell, iron, silicon, oxygen, neon, carbon, helium and hydrogen layers.
Spät im Leben eines massiven Sterns, 16O Konzentration in der O-Shell, 17O in der H-Schale und 18O in der He-Shell.

Natürlich vorkommender Sauerstoff besteht aus drei Stabilen Isotope, 16O, 17O, und 18O, mit 16O der am häufigsten vorkommende (99,762% natürliche Fülle).[53]

Die meisten 16O ist synthetisiert am Ende von Heliumfusion Prozess in massiven Sterne aber einige werden in der gemacht Neonbrennprozess.[54] 17O wird in erster Linie durch das Verbrennen von Wasserstoff in hergestellt Helium während der CNO -Zyklus, machen es zu einem gemeinsamen Isotop in den Wasserstoffbrennzonen von Sternen.[54] Die meisten 18O wird hergestellt, wenn 14N (Fülle aus dem CNO -Verbrennen) fängt a ein 4Er Kern, machen 18O häufig in den heliumreichen Zonen von entwickelte, massive Sterne.[54]

Vierzehn Radioisotope wurden charakterisiert. Am stabilsten sind 15O mit a Halbwertszeit von 122,24 Sekunden und 14O mit einer Halbwertszeit von 70,606 Sekunden.[53] Alle restlich radioaktiv Isotope haben Halbwertszeiten, die weniger als 27 Sekunden sind, und die meisten davon haben Halbwertszeiten, die weniger als 83 Millisekunden haben.[53] Das Üblichste Verfallmodus der Isotope leichter als 16O ist β+ Verfall[55][56][57] Stickstoff und der häufigste Modus für die Isotope schwerer als 18O ist Beta -Verfall nachgeben Fluor.[53]

Auftreten

Zehn häufigste Elemente in der Milchstraße geschätzte spektroskopisch[58]
Z Element Massenanteil in Teilen pro Million
1 Wasserstoff 739.000 71 × Masse Sauerstoff (roter Balken)
2 Helium 240.000 23 × Masse Sauerstoff (roter Balken)
8 Sauerstoff 10.400 10400
 
6 Kohlenstoff 4.600 4600
 
10 Neon 1.340 1340
 
26 Eisen 1.090 1090
 
7 Stickstoff 960 960
 
14 Silizium 650 650
 
12 Magnesium 580 580
 
16 Schwefel 440 440
 

Sauerstoff ist das am häufigsten vorkommende chemische Element durch Masse in der Erde Biosphäre, Luft, Meer und Land. Sauerstoff ist das dritthäufigste chemische Element im Universum nach Wasserstoff und Helium.[59] Etwa 0,9% der SonneDie Masse ist Sauerstoff.[14] Sauerstoff macht 49,2% der aus Erdkruste nach Gewicht[60] als Teil von Oxidverbindungen wie z. Siliciumdioxid und ist das am häufigsten vorkommende Element durch Masse in der Erdkruste. Es ist auch der Hauptbestandteil der Weltmeere (88,8% nach Masse).[14] Sauerstoffgas ist die zweithäufigste Komponente der Erdatmosphäre, einnehmen 20,8% seines Volumens und 23,1% seiner Masse (etwa 1015 Tonnen).[14][61][d] Die Erde ist unter den Planeten der Planeten ungewöhnlich Sonnensystem in seiner Atmosphäre eine so hohe Konzentration an Sauerstoffgas: Mars (mit 0,1% O
2
nach Volumen) und Venus viel weniger haben. Das O
2
Das Umfeld dieser Planeten wird ausschließlich durch die Wirkung der ultravioletten Strahlung auf sauerstoffhaltige Moleküle wie Kohlendioxid hergestellt.

World map showing that the sea-surface oxygen is depleted around the equator and increases towards the poles.
Kaltes Wasser hält sich stärker auf O
2
.

Die ungewöhnlich hohe Konzentration von Sauerstoffgas auf der Erde ist das Ergebnis der Sauerstoffzyklus. Dies Biogeochemischer Zyklus beschreibt die Bewegung von Sauerstoff innerhalb und zwischen seinen drei Hauptreservoirs auf der Erde: die Atmosphäre, die Biosphäre und die Lithosphäre. Der Hauptantriebsfaktor des Sauerstoffzyklus ist Photosynthese, was für die moderne Erdatmosphäre verantwortlich ist. Photosynthese setzt Sauerstoff in die Atmosphäre frei Atmung, Verfallund Verbrennung entfernen Sie es aus der Atmosphäre. Im vorliegenden Gleichgewicht treten Produktion und Verbrauch mit gleicher Geschwindigkeit auf.[62]

Freier Sauerstoff tritt auch in den Gewässern der Welt in Lösung auf. Die erhöhte Löslichkeit von O
2
bei niedrigeren Temperaturen (siehe Physikalische Eigenschaften) hat wichtige Auswirkungen auf das Leben des Ozeans, da die polaren Ozeane aufgrund ihres höheren Sauerstoffgehalts eine viel höhere Lebensdichte unterstützen.[63] Wasser verschmutzt mit Pflanzennährstoffen wie z. Nitrate oder Phosphate kann das Wachstum von Algen durch einen genannten Prozess stimulieren Eutrophierung und der Verfall dieser Organismen und anderer Biomaterialien kann die verringern O
2
Inhalt in eutrophen Gewässern. Wissenschaftler bewerten diesen Aspekt der Wasserqualität, indem sie das Wasser messen biochemischer Sauerstoffbedarfoder die Menge an O
2
mussten es in eine normale Konzentration wiederherstellen.[64]

Analyse

Time evolution of oxygen-18 concentration on the scale of 500 million years showing many local peaks.
500 Millionen Jahre von Klimawandel vs. 18O

Paläoklimatologen Messen Sie das Verhältnis von Sauerstoff-18 und Sauerstoff-16 in der Muscheln und Skelette von Meeresorganismen, um das Klima vor Millionen von Jahren zu bestimmen (siehe Sauerstoffisotopenverhältniszyklus). Meerwasser Moleküle, die das Feuerzeug enthalten Isotop, Sauerstoff-16, verdampft mit einer etwas schnelleren Geschwindigkeit als Wassermoleküle, die die 12% schwereren Sauerstoff-18 enthalten, und diese Ungleichheit nimmt bei niedrigeren Temperaturen zu.[65] In Zeiten niedrigerer globaler Temperaturen ist Schnee und Regen aus diesem verdampften Wasser in Sauerstoff-16 tendenziell höher, und das zurückgelassene Meerwasser ist in Sauerstoff-18 tendenziell höher. Meeresorganismen enthalten dann mehr Sauerstoff-18 in ihre Skelette und Muscheln als in einem wärmeren Klima.[65] Paläoklimatologen messen dieses Verhältnis auch direkt in den Wassermolekülen von Eiskern Proben so alt wie Hunderttausende von Jahren.

Planetengeologen haben die relativen Mengen an Sauerstoffisotopen in Proben aus dem gemessen Erde, das Mond, Mars, und Meteoritenkonnten jedoch lange nicht in der Lage sein, Referenzwerte für die Isotopenverhältnisse in der zu erhalten Sonne, als der der der der der der der Primordial Solar Nebula. Analyse von a Silizium Wafer, der dem ausgesetzt ist Sonnenwind im Weltraum und zurückgekehrt durch den Absturz Genesis Raumschiff hat gezeigt, dass die Sonne einen höheren Anteil an Sauerstoff-16 hat als die Erde. Die Messung impliziert, dass ein unbekannter Prozess Sauerstoff-16 aus der Sonne abgereichert hat Protoplanetärmaterial Vor der Koaleszenz von Staubkörnern, die die Erde bildeten.[66]

Sauerstoff präsentiert zwei spektrophotometrische Absorptionsbänder Höhepunkt bei den Wellenlängen 687 und 760nm. Etwas Fernerkundung Wissenschaftler haben vorgeschlagen, die Messung der Ausstrahlung aus Vegetationsdurchdurchmaterial in diesen Bändern zu messen, um den Gesundheitszustand des Pflanzens aus a zu charakterisieren Satellit Plattform.[67] Dieser Ansatz nutzt die Tatsache, dass es in diesen Bändern möglich ist, die Vegetation zu unterscheiden Reflexionsvermögen von seinem Fluoreszenz, was viel schwächer ist. Die Messung ist aufgrund des niedrigen technisch schwierig Signal-Rausch-Verhältnis und die physische Struktur der Vegetation; Es wurde jedoch als mögliche Methode zur Überwachung der vorgeschlagen Kohlenstoffzyklus von Satelliten auf globaler Ebene.

Biologische Produktion und Rolle von o2

Photosynthese und Atmung

A diagram of photosynthesis processes, including income of water and carbon dioxide, illumination and release of oxygen. Reactions produce ATP and NADPH in a Calvin cycle with a sugar as a by product.
Photosynthese spaltet Wasser zur Befreiung O
2
und Fixes CO
2
in Zucker in sogenannten sogenannten Calvin -Zyklus.

In der Natur wird freier Sauerstoff von der produziert Lichtgetriebene Aufteilung Wasser während sauerstoffhaltiger Photosynthese. Nach einigen Schätzungen,, grüne Algen und Cyanobakterien In Meeresumgebungen liefern etwa 70% des auf der Erde produzierten freien Sauerstoffs, und der Rest wird von terrestrischen Pflanzen erzeugt.[68] Andere Schätzungen des ozeanischen Beitrags zum atmosphärischen Sauerstoff sind höher, während einige Schätzungen niedriger sind, was darauf hindeutet, dass Ozeane pro Jahr ~ 45% des atmosphärischen Sauerstoffs der Erde produzieren.[69]

Eine vereinfachte Gesamtformel für die Photosynthese ist[70]

6 co2 + 6 H
2
O
+ PhotonenC
6
H
12
O
6
+ 6 O
2

oder einfach

Kohlendioxid + Wasser + Sonnenlicht → Glucose + Dioxygen

Photolytisch Sauerstoffentwicklung tritt in der auf Thylakoid -Membranen von photosynthetischen Organismen und erfordert die Energie von vier Photonen.[e] Es sind viele Schritte beteiligt, aber das Ergebnis ist die Bildung von a Proton Gradienten über die Thylakoid -Membran, die zum Synthese verwendet wird Adenosintriphosphat (ATP) über Photophosphorylierung.[71] Das O
2
verbleibend (nach der Herstellung des Wassermoleküls) wird in die Atmosphäre freigesetzt.[f]

Sauerstoff wird in verwendet Mitochondrien in der Generation von ATP während Oxidative Phosphorylierung. Die Reaktion auf die aerobe Atmung ist im Wesentlichen die Rückseite der Photosynthese und wird als vereinfacht als

C
6
H
12
O
6
+ 6 O
2
→ 6 co2 + 6 H
2
O
+ 2880 kJ/mol

Im Wirbeltiere, O
2
diffundiert durch Membranen in der Lunge und in rote Blutkörperchen. Hämoglobin bindet O
2
, ändern[38] (CO
2
wird aus einem anderen Teil von Hämoglobin durch die freigesetzt Bohr -Effekt). Andere Tiere verwenden Hämocyanin (Molluscs und einige Arthropoden) oder Hemerythrin (Spinnen und Hummer).[61] Ein Blutliter kann 200 cm auflösen3 von O
2
.[61]

Bis zur Entdeckung von anaerob Metazoa,[72] Sauerstoff wurde als Voraussetzung für alle komplexen Leben angenommen.[73]

Reaktive Sauerstoffspezies, wie zum Beispiel Superoxid Ion (O
2
) und Wasserstoffperoxid (H
2
O
2
), sind reaktive Nebenprodukte des Sauerstoffverbrauchs in Organismen.[61] Teile des Immunsystem von höheren Organismen erzeugen Peroxid, Superoxid und Singulett -Sauerstoff, um eindringende Mikroben zu zerstören. Reaktive Sauerstoffspezies spielen auch eine wichtige Rolle in der überempfindliche Reaktion von Pflanzen gegen Erregerangriffe.[71] Sauerstoff schädlich an obligatorisch anaerobe Organismen, die die dominierende Form von waren frühen Lebensjahren auf Erden bis O
2
begann sich in der zu sammeln Atmosphäre vor ungefähr 2,5 Milliarden Jahren während der Tolles Sauerstoffverfahrenungefähr eine Milliarde Jahre nach dem ersten Auftritt dieser Organismen.[74][75]

Ein erwachsener Mensch in Ruhe Einatmen 1,8 bis 2,4 Gramm Sauerstoff pro Minute.[76] Dies entspricht mehr als 6 Milliarden Tonnen Sauerstoff, die von der Menschheit pro Jahr eingeatmet wurden.[g]

Lebende Organismen

Teildruck des Sauerstoffs im menschlichen Körper (PO2))
Einheit Alveolarlungen
Gasdruck
Arterielles Blutsauerstoff Venöses Blutgas
KPA 14.2 11[77]-13[77] 4.0[77]-5.3[77]
mmhg 107 75[78]-100[78] 30[79]-40[79]

Der freie Sauerstoff Partialdruck im Körper eines lebenden Wirbeltierangers ist am höchsten in der Atmungssystemund abnimmt entlang jeder Arterialsystemperiphere Gewebe und Venösesystem, beziehungsweise. Teildruck ist der Druck, den Sauerstoff haben würde, wenn er allein das Volumen einnimmt.[80]

In der Atmosphäre aufbauen

A graph showing time evolution of oxygen pressure on Earth; the pressure increases from zero to 0.2 atmospheres.
O
2
Aufbau in der Erdatmosphäre: 1) Nein O
2
produziert; 2) O
2
produziert, aber in Ozeane & Meeresbodenfelsen absorbiert; 3) O
2
beginnt aus den Ozeanen zu gas, wird aber von Landoberflächen und der Bildung der Ozonschicht absorbiert; 4–5) O
2
Waschbecken gefüllt und das Gas sammelt sich an

Freies Sauerstoffgas war in fast nicht vorhanden Erdatmosphäre vor Photosynthese Archaea und Bakterien Evolved, wahrscheinlich vor etwa 3,5 Milliarden Jahren. Freier Sauerstoff erschien zuerst in signifikanten Mengen während der Paläoproterozoikum Eon (vor 3,0 und 2,3 Milliarden Jahren).[81] Auch wenn sich viel aufgelöst hatte Eisen In den Ozeanen, als die sauerstoffhaltige Photosynthese häufiger wurde, erscheint es die gebänderte Eisenformationen wurden durch anoxyenische oder mikro-aerophile eisenoxidierende Bakterien erzeugt, die die tieferen Bereiche des Photische Zone, während Sauerstoff produzierende Cyanobakterien die Untiefen bedeckte.[82] Freier Sauerstoff begann zu Outgas Von den Ozeanen vor 3 bis 2,7 Milliarden Jahren und erreichte vor 10% seines gegenwärtigen Niveaus vor rund 1,7 Milliarden Jahren.[81][83]

Das Vorhandensein großer Mengen an gelöstem und freiem Sauerstoff in den Ozeanen und der Atmosphäre kann den größten Teil des Vorrangs getrieben haben anaerobe Organismen zu Aussterben während der Tolles Sauerstoffverfahren (Sauerstoffkatastrophe) Vor ungefähr 2,4 Milliarden Jahren. Zellatmung Verwendung O
2
ermöglicht Aerobische Organismen viel mehr produzieren ATP als anaerobe Organismen.[84] Zelluläre Atmung von O
2
tritt in allen auf Eukaryoten, einschließlich aller komplexen mehrzelligen Organismen wie Pflanzen und Tiere.

Seit Beginn der Cambrian Periode vor 540 Millionen Jahren, atmosphärisch O
2
Die Werte schwankten zwischen 15% und 30% nach Volumen.[85] Gegen Ende der Kohlenstoff Periode (vor etwa 300 Millionen Jahren) atmosphärisch O
2
Die Werte erreichten maximal 35% nach Volumen,[85] Dies kann zu dieser Zeit zu einer großen Größe von Insekten und Amphibien beigetragen haben.[86]

Variationen der atmosphärischen Sauerstoffkonzentration haben vergangene Klimazonen geprägt. Als Sauerstoff zurückging, sank die atmosphärische Dichte, was wiederum erhöhte, was die Oberflächenverdunstung erhöhte, was zu einer Ausfällung und wärmeren Temperaturen führte.[87]

Bei der aktuellen Photosynthese -Rate würde es ungefähr 2.000 Jahre dauern, bis die gesamte wiederhergestellt ist O
2
In der gegenwärtigen Atmosphäre.[88]

Außerirdischer freier Sauerstoff

Auf dem Gebiet der Astrobiologie und auf der Suche nach außerirdisches Leben Sauerstoff ist stark Bisignatur. Das heißt, es könnte keine bestimmte Biosignatur sein, das Sein möglicherweise abiotisch produziert an Himmelskörper mit Prozessen und Bedingungen (wie ein besonderer Hydrosphäre), die freien Sauerstoff ermöglichen,[89][90][91] wie mit Europa und Ganymede Dünne Sauerstoffatmosphären.[92]

Industrielle Produktion

A drawing of three vertical pipes connected at the bottom and filled with oxygen (left pipe), water (middle) and hydrogen (right). Anode and cathode electrodes are inserted into the left and right pipes and externally connected to a battery.
Hofmann -Elektrolyseapparat verwendet bei der Elektrolyse von Wasser.

Einhundert Millionen Tonnen von O
2
werden von zwei primären Methoden jährlich aus Luft für industrielle Verwendungszwecke extrahiert.[15] Die häufigste Methode ist fraktionierte Destillation von verflüssigen Luft mit N
2
destillieren als Dampf während O
2
ist als Flüssigkeit übrig.[15]

Die andere Hauptmethode zur Herstellung O
2
Übergeht einen Strom sauberer, trockener Luft durch ein Bett eines identischen Paares Zeolith Molekulare Siebe, die den Stickstoff absorbieren und einen Gasstrom liefert, der 90%bis 93%beträgt O
2
.[15] Gleichzeitig wird Stickstoffgas aus dem anderen stickstoffgesättigten Zeolithbett freigesetzt, indem der Kammerbetriebsdruck reduziert und einen Teil des Sauerstoffgas aus dem Produzentenbett durch sie in umgekehrte Strömungsrichtung ablenkt. Nach einer festgelegten Zykluszeit ist der Betrieb der beiden Betten austauscht, wodurch eine kontinuierliche Versorgung mit gasförmiger Sauerstoff durch eine Pipeline gepumpt werden kann. Dies ist bekannt als als Druckschwung -Adsorption. Sauerstoffgas wird zunehmend von diesen nicht erhaltenkryogen Technologien (siehe auch die verwandten Vakuumschwung -Adsorption).[93]

Sauerstoffgas kann auch durch produziert werden Elektrolyse von Wasser in molekularen Sauerstoff und Wasserstoff. DC -Elektrizität muss angewendet werden: Wenn Wechselstrom verwendet wird, bestehen die Gase in jeder Extremität aus Wasserstoff und Sauerstoff im Explosivverhältnis 2: 1. Eine ähnliche Methode ist die elektrokatalytische O
2
Entwicklung aus Oxiden und Oxoaziden. Chemische Katalysatoren können ebenfalls verwendet werden, wie in Chemische Sauerstoffgeneratoren oder Sauerstoffkerzen, die im Rahmen der Lebensunterhaltungsausrüstung für U-Boote verwendet werden und bei Notfällen bei Depresurisation noch Teil der Standardausrüstung für kommerzielle Fluggesellschaften sind. Eine andere Luftrennungsmethode besteht darin, die Luft zu zwingen, sich durchzulösen Keramik Membranen basieren auf Zirkoniumdioxid entweder durch Hochdruck oder einen elektrischen Strom, um fast rein zu produzieren O
2
Gas.[64]

Lagerung

Sauerstoff und Mappgas komprimierte Gaszylinder mit Aufsichtsbehörden

Sauerstoffspeicherung Zu den Methoden gehören Hochdruck Sauerstoff TankKryogenik und chemische Verbindungen. Aus Wirtschaftsgründen wird Sauerstoff häufig als Flüssigkeit in speziell isolierten Tankern in großen Mengen transportiert, da einer Liter des verflüssigen Sauerstoffs entspricht 840 Litern gasförmiger Sauerstoff bei atmosphärischem Druck und 20 ° C (68 ° F).[15] Solche Tanker werden verwendet, um die lackierlich-Sauerstoffspeicherbehälter, die außerhalb von Krankenhäusern und anderen Institutionen stehen, die große Mengen an reinem Sauerstoffgas benötigen, nachzufüllen. Flüssiger Sauerstoff wird durchgeführt Wärmetauscher, die die kryogene Flüssigkeit in Gas umwandeln, bevor sie in das Gebäude eintritt. Sauerstoff wird auch gelagert und in kleineren Zylindern versendet, die das Druckgas enthalten. ein Formular, das in bestimmten tragbaren medizinischen Anwendungen nützlich ist und Schweißen und Schneiden von Oxy-Brennstoffen.[15]

Anwendungen

Medizinisch

A gray device with a label DeVILBISS LT4000 and some text on the front panel. A green plastic pipe is running from the device.
Ein Sauerstoff-Konzentrator in einem (n Emphysem Das Haus des Patienten

Aufnahme von O
2
aus der Luft ist der wesentliche Zweck von Atmungso wird in Sauerstoffnahrungsmittel in verwendet Medizin. Die Behandlung erhöht nicht nur den Sauerstoffspiegel im Blut des Patienten, sondern wirkt auch den sekundären Effekt einer abnehmenden Resistenz gegen den Blutfluss in vielen Arten von erkrankten Lungen, wodurch die Arbeitsbelastung am Herzen entlastet wird. Sauerstoff Therapie wird zur Behandlung verwendet Emphysem, Lungenentzündung, einige Herzerkrankungen (Herzinsuffizienz) einige Störungen, die zugenommen haben Lungenarteriendruckund alle Erkrankung Dies beeinträchtigt die Fähigkeit des Körpers, gasförmigen Sauerstoff aufzunehmen und zu verwenden.[94]

Behandlungen sind flexibel genug, um in Krankenhäusern, im Haus des Patienten oder zunehmend von tragbaren Geräten eingesetzt zu werden. Sauerstoffzelte wurden einst üblicherweise in Sauerstoffnahrungsmittel verwendet, wurden aber seitdem hauptsächlich durch die Verwendung von ersetzt Sauerstoffmasken oder Nasenkaneter.[95]

Hyperbar (Hochdruck) Medizin verwendet Spezial Sauerstoffkammern um die zu erhöhen Partialdruck von O
2
um den Patienten und bei Bedarf das medizinische Personal.[96] Kohlenmonoxidvergiftung, Gas -Gangrän, und Dekompressionskrankheit (Die 'Biegungen') werden manchmal mit dieser Therapie angesprochen.[97] Erhöht O
2
Die Konzentration in der Lunge hilft zu verdrängen Kohlenmonoxid aus der Häm -Gruppe von Hämoglobin.[98][99] Sauerstoffgas ist giftig gegenüber dem Anaerobe Bakterien Das verursacht Gas -Gangrän, sodass die Erhöhung des Teildrucks sie tötet.[100][101] Dekompressionskrankheit tritt bei Tauchern auf, die nach einem Tauchgang zu schnell dekomprimieren, was zu Inertgasblasen führt, hauptsächlich Stickstoff und Helium, die im Blut bilden. Erhöhen des Drucks von O
2
So bald wie möglich hilft es, die Blasen wieder ins Blut zu bringen, so dass diese überschüssigen Gase auf natürliche Weise durch die Lungen ausgeatmet werden können.[94][102][103] Die Verabreichung von Normobaric -Sauerstoff bei der höchsten verfügbaren Konzentration wird häufig als Erste Hilfe für alle Tauchverletzungen verwendet, die möglicherweise in der Bildung von Gasblasen in den Geweben beinhalten. Es wird epidemiologische Unterstützung für ihre Verwendung aus einer statistischen Untersuchung von Fällen, die in einer langfristigen Datenbank aufgezeichnet wurden, unterstützt.[104][105][106]

Lebenserhaltung und Freizeitnutzung

Niedriger Druck rein O
2
wird in verwendet Raumanzüge.

Eine Anwendung von O
2
als niedriger Druck Atemgas ist in modern Raumanzüge, der den Körper ihres Bewohners mit dem Atemgas umgibt. Diese Geräte verwenden nahezu reines Sauerstoff bei etwa einem Drittel normalen Druck, was zu einem normalen Blut-Partialdruck von führt O
2
. Dieser Kompromiss mit höherer Sauerstoffkonzentration für niedrigere Druck ist erforderlich, um die Flexibilität der Anzug aufrechtzuerhalten.[107][108]

Tauch und Oberflächenversorgung Unterwassertaucher und U -Boote verlassen sich auch auf künstlich gelieferte gelieferte O
2
. U -Boote, Tauchbücher und Atmosphärische Tauchanzüge Normalerweise bei normalem atmosphärischem Druck arbeiten. Atemluft wird durch chemische Extraktion aus Kohlendioxid geschrubbt, und Sauerstoff wird ersetzt, um einen konstanten Teildruck aufrechtzuerhalten. Umgebungsdruck Taucher atmen Luft- oder Gasmischungen mit einer Sauerstofffraktion, die für die Betriebstiefe geeignet ist. Rein oder fast rein O
2
Verwendung beim Tauchen bei Drücken, die höher als atmosphärisch sind Rebatern, oder Dekompression in relativ geringen Tiefen (~ 6 Meter Tiefe oder weniger),[109][110] oder medizinische Behandlung in Rückzahlungskammern Bei Drücken von bis zu 2,8 bar, wobei die akute Sauerstofftoxizität ohne das Risiko eines Ertrinkens behandelt werden kann. Tieferes Tauchen erfordert eine signifikante Verdünnung von O
2
mit anderen Gasen wie Stickstoff oder Helium, um zu verhindern Sauerstofftoxizität.[109]

Menschen, die Berge klettern oder in nicht ausgedrucktem Fliegen fliegen Starrflügler manchmal ergänzt O
2
Lieferungen.[h] Druckgewerbe gewerbliche Flugzeuge haben eine Notfallversorgung von O
2
automatisch an die Passagiere im Falle einer Depresurisierung der Kabine geliefert. Plötzlicher Kabinendruckverlust aktiviert Chemische Sauerstoffgeneratoren über jedem Sitz Sauerstoffmasken fallen lassen. Ziehen Sie die Masken an, "um den Sauerstofffluss zu beginnen", wie die Anweisungen zur Sicherheit von Kabinen diktieren, die Eisenanträge in die Natrium Chlorat im Kanister.[64] Ein stetiger Strom von Sauerstoffgas wird dann von der erzeugt exotherm Reaktion.

Sauerstoff als mild euphorisch, hat eine Geschichte des Freizeitgebrauchs in Sauerstoffstangen und in Sport. Sauerstoffbalken sind Einrichtungen in den USA seit Ende der neunziger Jahre, die höher als normal sind O
2
Exposition für eine minimale Gebühr.[111] Profisportler, insbesondere in Amerikanischer FußballMachen Sie sich manchmal zwischen den Spielen, um die Leistung zu steigern, um die Leistung zu steigern. Der pharmakologische Effekt wird bezweifelt; a Placebo Effekt ist eine wahrscheinlichere Erklärung.[111] Verfügbare Studien unterstützen einen Leistungsschub durch sauerstoffanreichende Gemische nur dann, wenn sie eingeatmet werden während Aerobic Übung.[112]

Andere Freizeitnutzungen, bei denen es sich nicht um das Atmen handelt Pyrotechnik Anwendungen wie z. George Goble's fünf Sekunde Zündung von Grill Grills.[113]

Industriell

An elderly worker in a helmet is facing his side to the viewer in an industrial hall. The hall is dark but is illuminated yellow glowing splashes of a melted substance.
Am kommerziell produziert O
2
wird benutzt um Stint und/oder dekarbisieren Eisen.

Schmelzen von Eisenerz hinein Stahl Konsumiert 55% des kommerziell produzierten Sauerstoffs.[64] In diesem Prozess, O
2
wird durch eine Hochdrucklanze in geschmolzenes Eisen injiziert, das entfernt Schwefel Verunreinigungen und Überschuss Kohlenstoff als die jeweiligen Oxide, ALSO
2
und CO
2
. Die Reaktionen sind exothermDaher steigt die Temperatur auf 1.700 °C.[64]

Weitere 25% des kommerziell produzierten Sauerstoffs werden von der chemischen Industrie verwendet.[64] Ethylen wird mit O
2
erschaffen Ethylenoxid, was wiederum in konvertiert wird in Ethylenglykol; Das primäre Feeder -Material zur Herstellung einer Vielzahl von Produkten, einschließlich Frostschutzmittel und Polyester Polymere (die Vorläufer vieler Kunststoff und Stoffe).[64] Große Mengen Sauerstoff oder Luft werden im Oxy-Cracking-Prozess verwendet[114] und für die Herstellung von Acrylsäure,[115] Diformyl-Furan,[116] und Benzylsäure.[117] Andererseits ist die elektrochemische Synthese von Wasserstoffperoxid aus Sauerstoff eine vielversprechende Technologie, um den derzeit verwendeten Hydrochinonprozess zu ersetzen. Last but not least wird die katalytische Oxidation im Folgenden verwendet, um gefährliche Gase zu entfernen.[118][119]

Der größte Teil der verbleibenden 20% des kommerziell produzierten Sauerstoffs wird in medizinischen Anwendungen verwendet. Metallschneidung und Schweißenals Oxidationsmittel in Raketentreibstoff, und in Wasserversorgung.[64] Sauerstoff wird in verwendet Oxyacetylenschweißen, brennen Acetylen mit O
2
eine sehr heiße Flamme produzieren. In diesem Prozess wird Metall mit einer Dicke von bis zu 60 cm (24 Zoll) zuerst mit einer kleinen Oxy-Acetylen-Flamme erhitzt und dann schnell durch einen großen Strom von geschnitten O
2
.[120]

Verbindungen

Water flowing from a bottle into a glass.
Wasser (H
2
O
) ist die bekannteste Sauerstoffverbindung.

Das Oxidationszustand Sauerstoff beträgt –2 in fast allen bekannten Sauerstoffverbindungen. Der Oxidationszustand −1 wird in wenigen Verbindungen gefunden, die Peroxide.[121] Verbindungen, die Sauerstoff in anderen Oxidationszuständen enthalten, sind sehr ungewöhnlich: –1/2 (Superoxide), –1/3 (Ozonides), 0 (elementar, hypofluororische Säure), +1/2 (Dioxygenyl), +1 (Dioxygendifferenz) und +2 (Sauerstoffdifferenz).[122]

Oxide und andere anorganische Verbindungen

Wasser (H
2
O
) ist ein Oxid von Wasserstoff und die bekannteste Sauerstoffverbindung. Wasserstoffatome sind kovalent gebunden zu Sauerstoff in einem Wassermolekül, aber auch eine zusätzliche Anziehungskraft (ca. 23,3 kJ/mol pro Wasserstoffatom) auf ein benachbartes Sauerstoffatom in einem separaten Molekül aufweisen.[123] Diese Wasserstoffbrücken Zwischen Wassermolekülen halten sie ungefähr 15% näher als in einer einfachen Flüssigkeit mit gerecht Van der Waals kräftig.[124][ich]

A rusty piece of a bolt.
Oxide wie z. Eisenoxid oder Rost, Form, wenn Sauerstoff mit anderen Elementen kombiniert wird.

Wegen seines Elektronegativität, Sauerstoffformen chemische Bindungen mit fast allen anderen Elementen, die entsprechend sind Oxide. Die Oberfläche der meisten Metalle, wie z. Aluminium und Titan, werden in Gegenwart von Luft oxidiert und mit einem dünnen Oxidfilm beschichtet, der Passivate das Metall und verlangsamt weiter Korrosion. Viele Oxide der Übergangsmetalle sind Nicht-stochiometrische Verbindungen, mit etwas weniger Metall als dem chemische Formel würde zeigen. Zum Beispiel das Mineral Feo (wüstit) ist geschrieben als , wo x ist normalerweise ungefähr 0,05.[125]

Sauerstoff ist in der Atmosphäre in Spurenmengen in Form von vorhanden Kohlendioxid (CO
2
). Das Erdkruste Felsen ist größtenteils oxide von komponiert Silizium (Kieselsäure Siio
2
, wie in Granit und Quarz), Aluminium (Aluminium Oxid Al
2
O
3
, in Bauxit und Korund), Eisen (Eisen (iii) Oxid Fe
2
O
3
, in Hematit und Rost), und Kalziumkarbonat (in Kalkstein). Der Rest der Erdkruste besteht auch aus Sauerstoffverbindungen, insbesondere aus verschiedenen Komplexen Silikate (in Silikatmineralien). Der Erdmantel von viel größerer Masse als die Kruste besteht hauptsächlich aus Silikaten von Magnesium und Eisen.

Wasser-löslich Silikate in Form von N / A
4
Siio
4
, N / A
2
Siio
3
, und N / A
2
Si
2
O
5
werden als verwendet Waschmittel und Klebstoffe.[126]

Sauerstoff wirkt auch als Ligand Für Übergangsmetalle bilden sich Übergangsmetalldioxygenkomplexe, mit Metall -O
2
. Diese Klasse von Verbindungen umfasst die Hem Proteine Hämoglobin und Myoglobin.[127] Eine exotische und ungewöhnliche Reaktion tritt mit Ptf
6
, was Sauerstoff oxidiert, um o zu geben2+Ptf6, Dioxygenylhexafluoroplatinat.[128]

Organische Verbindungen

A ball structure of a molecule. Its backbone is a zig-zag chain of three carbon atoms connected in the center to an oxygen atom and on the end to 6 hydrogens.
Aceton ist ein wichtiges Feedermaterial in der chemischen Industrie.
 Sauerstoff
 Kohlenstoff
 Wasserstoff

Zu den wichtigsten Klassen von organischen Verbindungen, die Sauerstoff enthalten (wo "R" eine organische Gruppe ist): Alkohole (R-oh); Ethers (R-o-r); Ketone (R-Co-R); Aldehyde (R-Co-H); Carbonsäuren (R-cooh); Ester (R-coo-r); Säureanhydride (R-co-o-co-r); und Amides (R-c (o) -nr
2
). Es gibt viele wichtige organische Lösungsmittel das enthalten Sauerstoff, einschließlich: Aceton, Methanol, Ethanol, Isopropanol, Furan, Thf, Diethylether, Dioxan, Ethylacetat, DMF, DMSO, Essigsäure, und Ameisensäure. Aceton ((CH
3
)
2
CO
) und Phenol (C
6
H
5
OH
) werden als Feedermaterial in der Synthese vieler verschiedener Substanzen verwendet. Andere wichtige organische Verbindungen, die Sauerstoff enthalten, sind: Glycerin, Formaldehyd, Glutaraldehyd, Zitronensäure, Essigsäureanhydrid, und Acetamid. Epoxide sind Ether, bei denen das Sauerstoffatom Teil eines Ringes von drei Atomen ist. Das Element ist ähnlich in fast allen zu finden Biomoleküle das sind wichtig für das Leben (oder durch).

Sauerstoff reagiert spontan mit vielen organisch Verbindungen bei oder unter Raumtemperatur in einem Prozess genannt Autoxidation.[129] Die meisten von den organische Verbindungen das Sauerstoff enthält, werden nicht durch direkte Aktion von gemacht O
2
. Organische Verbindungen, die in Industrie und Handel wichtig sind, die durch direkte Oxidation eines Vorläufers enthalten sind Ethylenoxid und Peressigsäure.[126]

Sicherheit und Vorsichtsmaßnahmen

Das NFPA 704 Die Standardraten komprimierte Sauerstoffgas als nicht beeindruckend für Gesundheit, nicht flammbare und nicht reaktive, aber als Oxidationsmittel. Kühllikter Sauerstoff (LOX) erhält eine Gesundheitsrisikobewertung von 3 (für erhöhtes Risiko von Hyperoxie aus kondensierten Dämpfen und für Gefahren, die kryogenen Flüssigkeiten wie Erfrierungen üblich sind), und alle anderen Bewertungen sind die gleichen wie die komprimierte Gasform.[130]

Toxizität

A diagraph showing a man torso and listing symptoms of oxygen toxicity: Eyes – visual field loss, nearsightedness, cataract formation, bleeding, fibrosis; Head – seizures; Muscles – twitching; Respiratory system – jerky breathing, irritation, coughing, pain, shortness of breath, tracheobronchitis, acute respiratory distress syndrome.
Hauptsymptome der Sauerstofftoxizität[131]

Sauerstoffgas (O
2
) kann sein giftig bei erhöht Teildruck, führen zu Krämpfe und andere Gesundheitsprobleme.[109][j][132] Die Sauerstofftoxizität tritt normalerweise bei Teildruck von mehr als 50 Kilo aufPascals(KPA), entspricht etwa 50% Sauerstoffzusammensetzung bei Standarddruck oder dem 2,5-fachen des normalen Meeresspiegels O
2
Teildruck von etwa 21 kPa. Dies ist kein Problem außer bei Patienten auf mechanische Beatmungsgeräte, da Gas geliefert durch Sauerstoffmasken In medizinischen Anwendungen besteht in der Regel nur aus 30–50% O
2
mit Volumen (ca. 30 kPa bei Standarddruck).[8]

Zu einer Zeit, Frühchen wurden in Inkubatoren platziert, die enthalten sind O
2
-Rich Luft, aber diese Praxis wurde eingestellt, nachdem einige Babys durch den Sauerstoffgehalt zu hoch blind waren.[8]

Rein atmen O
2
in Weltraumanwendungen wie in einigen modernen Raumanzügen oder in frühen Raumfahrzeugen wie z. Apolloverursacht aufgrund der verwendeten niedrigen Gesamtdrücke keinen Schaden.[107][133] Im Falle von Raumanzügen die O
2
Der Teildruck im Atemgas ist im Allgemeinen etwa 30 kPa (1,4 -mal normal) und resultierend O
2
Der partielle Druck im arteriellen Blut des Astronauten ist nur geringfügig mehr als normales Meeresspiegel O
2
Partialdruck.[134]

Sauerstofftoxizität für die Lunge und zentrales Nervensystem kann auch tief auftreten Gerätetauchen und Oberfläche geliefertes Tauchen.[8][109] Längeres Atmen einer Luftmischung mit einer O
2
Teildruck mehr als 60 kPa kann schließlich zu dauerhaft führen Lungenfibrose.[135] Exposition gegenüber einem O
2
Teildruck von mehr als 160 kPa (ca. 1,6 atm) können zu Krämpfen (normalerweise tödlich für Taucher) führen. Akute Sauerstofftoxizität (verursachen Anfälle, die am meisten gefürchtete Wirkung für Taucher) können durch Atmen einer Luftmischung mit 21% auftreten O
2
bei 66 m (217 ft) oder mehr Tiefe; Das gleiche kann durch Atmen 100% auftreten O
2
bei nur 6 m (20 Fuß).[135][136][137][138]

Verbrennung und andere Gefahren

The inside of a small spaceship, charred and apparently destroyed.
Das Innere der Apollo 1 Befehlsmodul. Rein O
2
bei höher als normaler Druck und ein Funken führten zu einem Feuer und dem Verlust der Apollo 1 Besatzung.

Hoch konzentrierte Sauerstoffquellen fördern eine schnelle Verbrennung. Feuer und Explosion Gefahr bestehen, wenn konzentrierte Oxidationsmittel und Brennstoffe werden in unmittelbarer Nähe gebracht; Ein Zündereignis wie Wärme oder ein Funke ist erforderlich, um die Verbrennung auszulösen.[31] Sauerstoff ist das Oxidationsmittel, nicht der Kraftstoff.

Konzentriert O
2
Ermöglicht die Verbrennung schnell und energisch.[31] Stahl Rohre und Lagerbehälter, die zum Speichern und Übertragung sowohl gasförmig als auch übertragen werden flüssiger Sauerstoff wird als Kraftstoff fungieren; und damit das Design und die Herstellung von O
2
Systeme erfordert eine spezielle Schulung, um sicherzustellen, dass die Zündquellen minimiert werden.[31] Das Feuer, das das tötete Apollo 1 Crew in einem Startpad -Test breitete sich so schnell aus, weil die Kapsel mit reinem Druck unter Druck gesetzt wurde O
2
aber bei etwas mehr als atmosphärischer Druck anstelle der 13 Normaler Druck, der in einer Mission ausgeübt wird.[k][140]

Flüssige Sauerstoffverschmutzung, wenn sie in organische Substanz eindringen dürfen, wie z. Holz, Petrochemikalien, und Asphalt kann diese Materialien dazu führen detonieren unvorhersehbar über nachfolgende mechanische Auswirkungen.[31]

Siehe auch

Anmerkungen

  1. ^ Diese Ergebnisse wurden größtenteils bis 1860 ignoriert. Ein Teil dieser Ablehnung war auf die Überzeugung zurückzuführen, dass Atome eines Elements keine haben würden Chemische Affinität In Richtung Atome desselben Elements, und ein Teil war auf offensichtliche Ausnahmen des Avogadro -Gesetzes zurückzuführen, die erst später in Bezug auf dissoziierte Moleküle erklärt wurden.
  2. ^ Ein Orbital ist ein Konzept von Quantenmechanik das modelliert ein Elektron als wellenartige Partikel Das hat eine räumliche Verteilung über ein Atom oder Molekül.
  3. ^ Der Paramagnetismus von Sauerstoff kann analytisch in paramagnetischen Sauerstoffgasanalysatoren verwendet werden, die die Reinheit des gasförmigen Sauerstoffs bestimmen. ( "Unternehmensliteratur der Sauerstoffanalysatoren (Triplett)". Servomex. Archiviert von das Original am 8. März 2008. Abgerufen 15. Dezember, 2007.)
  4. ^ Die angegebenen Zahlen sind für Werte bis zu 80 km über der Oberfläche
  5. ^ Thylakoid -Membranen sind Teil von Chloroplasten in Algen und Pflanzen, während sie einfach eine von vielen Membranstrukturen in Cyanobakterien sind. In der Tat wird angenommen, dass Chloroplasten sich aus entwickelt haben Cyanobakterien Das waren einst symbiotische Partner mit den Vorläufern von Pflanzen und Algen.
  6. ^ Wasseroxidation wird durch a katalysiert Mangan-klang Enzym Komplex bekannt als die Sauerstoffentwicklungskomplex (OEC) oder Wasserspaltkomplex gefunden, das mit der lumenalen Seite der Thylakoidmembranen verbunden ist. Mangan ist wichtig Cofaktor, und Kalzium und Chlorid sind auch erforderlich, damit die Reaktion auftritt. (Raven 2005)
  7. ^ (1,8 Gramm/min/Person) × (60 min/h) × (24 h/Tag) × (365 Tage/Jahr) × (6,6 Milliarden Menschen)/1.000.000 g/t = 6,24 Milliarden Tonnen
  8. ^ Der Grund dafür ist, dass das Erhöhen des Sauerstoffverhältnisses im Atemgas bei niedrigem Druck die Inspiration erhöht O
    2
    Teildruck näher zu dem auf Meeresspiegel gefundenen.
  9. ^ Da Sauerstoff eine höhere Elektronegativität hat als Wasserstoff, macht es der Ladungsunterschied zu a polares Molekül. Die Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Dipole jedes Moleküls verursachen eine Netto -Anziehungskraft.
  10. ^ Seit O
    2
    Der Teildruck ist der Bruchteil von O
    2
    mal den Gesamtdruck, erhöhte Teildrücke können entweder von hoch auftreten O
    2
    Bruchteil des Atemgass oder aus hohem Atemdruck oder einer Kombination aus beiden.
  11. ^ Es wurde keine einzige Zündquelle des Feuers abschließend identifiziert, obwohl einige Beweise auf einen Bogen aus einem elektrischen Funken hinweisen.[139]

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