Sauerstoff ist eines der am häufigsten vorkommenden Elemente auf dem Planeten Erde und im Universum. Sauerstoff hat eine Ordnungszahl von acht und die Molmasse von Sauerstoff beträgt ungefähr 15,9994. Um zu verstehen, warum es wichtig ist, die Molmasse von Sauerstoff zu kennen, müssen wir zuerst verstehen, was Molmasse ist und wie sie sich auf Berechnungen in der Chemie bezieht.
Was ist Molmasse?
Die Molmasse einer chemischen Substanz ist die Menge an Masse, die ein einzelner Mol dieser Substanz hat, die Masse, die ein Mol einer bestimmten Substanz besitzt., Diese Definition hilft jedoch nicht viel, wenn Sie nicht wissen, was ein Maulwurf ist. Ein Mol ist eine Maßeinheit, verwendet, um die Menge einer bestimmten chemischen Substanz zu messen. Maulwürfe werden von Wissenschaftlern verwendet, um zu verfolgen, wie viele elementare Entitäten sich in einer Probe von Chemikalien befinden. Elementare Einheiten sind Atome oder Moleküle. Ein Mol hat eine äquivalente Anzahl elementarer Entitäten zur Anzahl der Atome, die innerhalb von 12 g Kohlenstoff 12 gefunden werden. Diese Anzahl von Atomen beträgt 6.022×10^23 und wird als Avogadros Zahl bezeichnet.,
Avogadros Zahl und der Maulwurf sind wichtige Konzepte in der Chemie. Chemische Wechselwirkungen beinhalten Milliarden von Atomen, die miteinander interagieren und neu angeordnet werden, es ist jedoch unpraktisch zu versuchen, die Bewegung von Milliarden von Atomen darzustellen oder diese Atome zu visualisieren. Trotzdem benötigen Wissenschaftler immer noch eine Maßeinheit, die Milliarden elementarer Entitäten darstellen kann. Durch das Einstehen für 6.022×10^23 Atome ermöglichen Molen Berechnungen mit Chemikalien., Die Gewichte der Substanzen werden mit der Anzahl der Atome innerhalb dieser Substanz verglichen (wie durch eine Anzahl von Molen definiert), was getan wird, weil das Gewicht im Vergleich zur Anzahl der Atome in der chemischen Probe ziemlich leicht zu verfolgen ist.
Wenn Berechnungen mit zwei oder mehr verschiedenen Chemikalien durchgeführt werden, ist die Verwendung von Molen und Avogadros Nummer erforderlich. Avogadros Zahl muss verwendet werden, um zu interpretieren, wie die Chemikalien miteinander interagieren und wie die Moleküle in den chemischen Proben kombiniert werden., Schauen wir uns ein Beispiel an, wie Maulwürfe die Darstellung und Berechnung von Chemikalien vereinfachen können. Ein Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatome verbinden sich zu einem Molekül Wasser, und daher besteht ein Mol Wasser aus einem Mol Sauerstoff und zwei Mol Wasserstoff. Diese Beziehung kann wie folgt dargestellt werden:
1 Mol H2O = 2 × 6.022×1023 Wasserstoff + 6.022×1023 Sauerstoff.
Um kurz zusammenzufassen, entspricht die Masse, die zu einem Mol einer Substanz gehört, dem Molekulargewicht dieser Substanz. Für Beispiel, 18.,015 Atommasseneinheiten sind zufällig das Molekulargewicht von Wasser, und das Gewicht eines Mols Wasser beträgt ungefähr 18.015 g.
Die Bedeutung der Molmasse
Es ist wichtig, die Molmasse einer Substanz zu kennen, da die Molmasse verwendet werden kann, um zwischen der Masse des Materials und der Anzahl der Molen in einer Probe einer bestimmten Substanz zu übersetzen. Sie konnten die Anzahl der Molen in einer Probe nicht direkt messen, ohne die Molmasse der Substanz zu kennen., Es gibt eine bestimmte Masse, die für jeden Mol einer Substanz existiert, und außerdem hat jedes Ion oder Atom der Substanz seine eigene Masse. Im Falle eines reinen Elements entspricht die Atommasse des Elements der Masse, die ein Molekül dieses Elements besitzt. Diese Beziehung gilt unabhängig davon, wie die Berechnung durchgeführt wird, ob die Berechnung in atomaren Masseneinheiten oder Gramm pro Mol durchgeführt wird oder nicht.
Die Molmasse eines Stoffes kann bestimmt werden, indem die Masse des Stoffes genommen und durch die Menge dividiert wird., Das Ergebnis dieser Berechnung wird normalerweise in Gramm pro Mol angegeben. Die Molmasse von Titan beträgt ungefähr 47,88 g pro Mol oder 47,8 Atommasseneinheiten. Aufgrund der Beziehung zwischen der Anzahl von Avogadro und der Molmasse kann gefolgert werden, dass für 7,88 g Titan 6,022×10 bis zu den 23.
Die charakteristische Molmasse eines Elements entspricht der Atommasse in Gramm pro Mol dieses Elements., Eine andere Methode zur Bestimmung der Molmasse einer Substanz besteht darin, die Molmasse konstant zu nehmen, die 1 g pro Mol beträgt, und sie mit der Atommasse in AMU zu multiplizieren. Sie müssen dann die Atommasse der konstituierenden Atome zusammenfassen. Dies sollte Ihnen die Molmasse einer Verbindung geben, die aus verschiedenen Arten von Atomen besteht. Wenn Sie beispielsweise die Molmasse von NaCl ermitteln müssen, müssen Sie die Atommasse von Natrium und Chlor ermitteln. Die Atommasse von Chlor ist 35.45 g pro mol, während die Atommasse von Natrium 22.99 g pro., Diese beiden Massen werden kombiniert, um 58.44 g pro mol.
Struktur von Sauerstoff
Sauerstoff ist sein eigenes Element mit einer chemischen Formel von nur einem Sauerstoffatom. Wenn es jedoch in der Atmosphäre gefunden wird, ist die häufigste Form die von O2, zwei Sauerstoffatome verbinden sich miteinander. Diese Formation wird als zweiatomiger Sauerstoff bezeichnet.
In zweiatomigem Sauerstoff sind die beiden Sauerstoffatome über eine spezifische Elektronenkonfiguration, die als Spin-Triplett bekannt ist, miteinander verbunden., Die Spin-Triplet-Elektronenkonfiguration besitzt eine Bindungsreihenfolge von zwei, und Beschreibungen dieser Bindung beziehen sich normalerweise auf sie als Doppelbindung. Die Spin-Triplett-Bindung kann auch als eine Kombination von zwei Drei-Elektronen-Bindungen und einer einzigen Zwei-Elektronen-Bindung beschrieben werden. Der Grundzustand des zweiatomigen Sauerstoffmoleküls ist der Dreifachsauerstoff, beachten Sie, dass Dreifachsauerstoff nicht O3 oder Ozon ist. Das O2-Molekül hat eine Elektronenkonfiguration, die aus zwei ungepaarten Elektronen besteht, die ein paar degenerierte molekulare Orbitale aufnehmen. Die Bindung von zweiatomigem Sauerstoff ist schwächer als die dreifache Bindung von zweiatomigem Stickstoff., Einige der Anti-Bonding-Orbitale sind in einer zweiatomigen Stickstoffbindung gefüllt, aber alle bindenden molekularen Orbitale sind gefüllt.
Physikalische Eigenschaften von Sauerstoff
Da Wasser etwa ein Molekül O2 für jeweils zwei Moleküle N2 hat, ist Stickstoff in Wasser weniger löslich als Sauerstoff. Die Wasserlöslichkeit von Sauerstoff hängt von der Wassertemperatur ab. Bei etwa 20°C löst sich Wasser nur halb so viel Sauerstoff auf als bei 0°C, wobei 7,6 mg/l gegenüber 14,6 mg/l gelöst werden., Bei einer Standardatmosphäre und 25°C gibt es für jeden Liter Süßwasser etwa 6,04 ml Sauerstoff. Meerwasser hat dagegen nur etwa 4,95 ml pro Liter Sauerstoff unter den gleichen atmosphärischen Bedingungen.
Sauerstoff gefriert bei 54.36 K (-218.79 °C, -361.82 °F), während es kondensiert an 90.20 K (-182.95 °C, -297.31 °F). Sowohl in seiner festen als auch in seiner flüssigen Form hat Sauerstoff eine hellblaue Färbung, die sich aus der Absorption roter Wellenlängen ergibt.
Chemische Eigenschaften Von Sauerstoff
Sauerstoff ist geruchlos, geschmacklos, und farblos., und der Sauerstoff in der Atmosphäre wird bei regelmäßigen/Standarddrücken und-temperaturen gebildet. Sauerstoff ist ein nichtmetallisches Element und im Periodensystem Mitglied der Chalkogengruppe. Sauerstoff ist auch hochreaktiv und bildet sehr leicht Verbindungen mit den meisten anderen Elementen. Von allen reaktiven Elementen hat Sauerstoff die zweithöchste Elektronegativität, die nur durch Fluor ausgeschlagen wird. Sauerstoff ist auch ein starkes Oxidationsmittel. Nach den Elementen Helium und Wasserstoff ist Sauerstoff das am häufigsten vorkommende Element im Universum., Sauerstoff macht auch ungefähr die Hälfte der Erdkruste aus und ist in Bezug auf die Masse das am häufigsten vorkommende Element in der Kruste.
Da freier Sauerstoff sehr chemisch reaktiv ist, erscheint er nicht auf der Erde, außer durch das photosynthetische System lebender Organismen. Der elementare Sauerstoff wird von Pflanzen produziert, die die Energie der Sonne und des Wassers nutzen, um nutzbare Energie für sich selbst zu erzeugen. Es wird angenommen, dass ungefähr 2.,Vor 5 Milliarden Jahren begann sich gerade erst zweiatomiger Sauerstoff in der Atmosphäre anzusammeln, angetrieben durch das Auftreten photosynthetischer Organismen.
Verwendung für Sauerstoff
Sauerstoff wird auf vielfältige Weise eingesetzt. Es wird sowohl von biologischen Systemen zur Energieerzeugung als auch von Menschen für verschiedene medizinische und industrielle Zwecke verwendet. In Bezug auf die biologische Verwendung von Sauerstoff verwenden die Mitochondrien in der Zelle Sauerstoff, um die Erzeugung von Adenosintriphosphat oder ATP zu unterstützen., Dies geschieht während eines Prozesses, der als oxidative Phosphorylierung bekannt ist, und dieser Prozess ist entscheidend für die Erzeugung der Energie, die die Zelle zum Funktionieren benötigt. Einige Arten von reaktivem Sauerstoff wie Wasserstoffperoxid oder H2O2 und das Superoxid 02 negativ sind Nebenprodukte der Verwendung von Sauerstoff in lebenden Zellen.
In Bezug auf die medizinische Verwendung von Sauerstoff wird eine Sauerstofftherapie durchgeführt, um den Sauerstoffgehalt im Blut und im Kreislaufsystem einer Person zu erhöhen., Die erhöhte Sauerstoffmenge im Blut verringert die Belastung des Herzens, da sie den Blutflusswiderstand verringert, der mit vielen Lungenerkrankungen einhergeht. Aus diesem Grund wird die Sauerstofftherapie häufig zur Behandlung bestimmter Arten von Herzerkrankungen wie kongestiver Herzinsuffizienz sowie Lungenentzündung und Emphysem eingesetzt. Bestimmte Hochdrucksauerstoffkammern, die als hyperbare Kammern bezeichnet werden, erhöhen den Sauerstoffdruck um ein Individuum und helfen dem Individuum, Sauerstoff einzuatmen. Diese hyperbaren Kammern werden normalerweise in sauerstoffarmen Umgebungen verwendet.