Sauerstoff Unterabschnitte

Sauerstoff

Darstellung: Lindeverfahren

Im Lindeverfahren wird die Luft verflüssigt, indem sie auf niedrige Temperaturen gebracht wird, um sie danach zu destillieren. Dies geschieht mit dem Luftverflüssiger, indem zuerst Luft komprimiert wird. Dadurch wird Wärme frei, welche durch einen Kühler abgeleitet wird. Danach wird die Luft wieder expandiert und pro Bar um etwa $\frac{1}{4}^{\circ}C$ kälter. Ist sie dann noch nicht flüssig, wird sie wiederholt verdichtet, gekühlt und wieder entspannt.

Sauerstoff hat einen ähnlichen Siedepunkt wie Stickstoff. Der Siedepunkt von Stickstoff ist jedoch etwas geringer. Deshalb muß das Gemisch mehrfach destilliert werden, um reinen Sauerstoff zu erhalten.

Darstellung: BaO

Vor dem Lindeverfahren konnte man Sauerstoff nur mit Hilfe von $BaO$ aus der Luft gewinnen, indem er zuerst durch $BaO$ unter $500^{\circ}C$ aus der Luft entzogen wurde und später das Barrium unter $700^{\circ}C$ diesen wieder freigab:

\begin{displaymath}2BaO+O_{2}\rightleftharpoons 2BaO_{2}\end{displaymath}


Des weiteren kann Sauerstoff auch mit $HgO$ aus der Luft entfernt und wieder aus diesem zurückgewonnen werden.

Darstellung: Elektrolyse von Kalilauge

Sauerstoff kann man durch Elektrolyse von Kalilauge oder Natriumlauge gewinnen. Hierbei werden die $OH^{-}$-Ionen zu OH oxidiert, welches dann zu $H_{2}O$ unter Sauerstoffabgabe reagiert. An der anderen Elektrode entsteht Wasserstoff.

Singulett und Trippletsauerstoff

Der normale Zustand des Sauerstoffmoleküls ist der Trippletzustand, auch Trippletsauerstoff genannt $^{3}O_{2}$. Bei diesem stehen beide Elektronen in dem antibindenden $\pi^{*}2p^{2}$-Orbitalen parallel
$\uparrow$ $\uparrow$


Stehen sie jedoch entgegengesetzt
$\uparrow$ $\downarrow$


oder sind sie sogar in demselben antibindenen $\pi$-Orbital
$\uparrow$$\downarrow$ $\,\,\,\,$
so handelt es sich um Singulettsauerstoff $^{1}O_{2}$.

Trippletsauerstoff ist blau, Singulettsauerstoff rot. Singulettsauerstoff ist sehr reaktiv und ist die bleichende Reagenz beim Bleichen mit Sauerstoff. Durch Stöße von zwei Singulettsauerstoffmolekülen reagiert dieser jedoch wieder zu Trippletsauerstoff.

Herstellung von Singuletsauerstoff

Singuletsauerstoff $^{1}O_{2}$ wird aus Wasserstoffperoxid hergestellt:

\begin{displaymath}H\!\!-\!\!O\!\!-\!\!O\!\!-\!\!H+OCl^{-}\rightarrow OH^{-}+H\!\!-\!\!OO\!\!-\!\!Cl\rightarrow HCl+^{1}O_{2}(\uparrow\downarrow)\end{displaymath}


Länge der Doppelbindung bei Sauerstoff in Ionen

Sauerstoff kann einfach positiv wie bis zu zweifach negativ geladen sein. Je mehr Ladung das Sauerstoffmolekül oder Ion hat, desto länger ist die Bindung. Grund hierfür ist die Abstoßung der Elektronen.
Bei negativen Ionenladungen werden die zusätzlichen Elektronen in das antibindende Orbital mit aufgefüllt.

Ozon

Ozon stellt man mit einem siemensschen Ozonisator her

\begin{displaymath}\frac{3}{2}O_{2}\rightarrow O_{3}\end{displaymath}


Ozon zersetzt sich wieder leicht. Es ist eine stark oxidierende Substanz und hat fast so eine große Oxidationswirkung wie Sauerstoff in atomarer Form. In der Atmosphäre wird Ozon dazu gebraucht, um die UV-Strahlung aus dem Weltall zu filtern. Es entsteht durch UV-Strahlung, filtert diese aber auch. Jedoch wird es durch Fluorchlorkohlenwasserstoffe zerstört, weil diese Radikale bilden, welche die $O_{3}$ Moleküle katalytisch wieder zu $O_{2}$ reagieren lassen.
Ozon verfügt über ein delokalisiertes Elektronenpaar in der $\pi$-Bindung. Es liegt in gewinkelter Struktur vor.