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Sauerstoff - Element O und Molekül O2

Sauerstoff ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol O (Buchstabe). Normalerweise kommt Sauerstoff jedoch als zweiatomiges Molekül vor. Sauerstoff (O2) ein farbloses, geruchs- und geschmacksloses Gas. Da es unsichtbar ist, hat es sehr lange gedauert, ehe Sauerstoff überhaupt entdeckt wurde (Carl Wilhelm Scheele 1771 und Joseph Priestley 1774). In der uns umgebenden Luft sind knapp 21 Prozent Sauerstoff enthalten.

Warum ist Sauerstoff so wichtig?

Sauerstoff ist für das Leben auf der Erde fundamental wichtig. Denn wir brauchen Sauerstoff zum Atmen. Warum? Weil bei der Reaktion von Sauerstoff mit anderen Stoffen Energie freisetzt wird. Die Reaktion nennt man Oxidation - oder auch einfach "Verbrennung". Ob nun im Ofen (Kohle), im Auto-Motor (Benzin) oder im menschlichen Körper - beim Verbrennen wird Energie freigesetzt.

Warum reagiert Sauerstoff?

Sauerstoff steht an achter Position im Periodensysem der Elemente. Das bedeutet, dass es das Element jeweils 8 Protonen und Neutronen im Kern hat sowie 8 Elektronen, die den Kern umkreisen:

Sauerstoff Atommodell
Sauerstoff Atommodell: zwei fehlende Elektronen auf der äußeren Hülle

Da jedes Element ist von Natur aus bestrebt, die freien Plätze der äußeren Atomhülle zu belegen. Daher reagieren Elementen miteinander und gehen Bindungen ein. So besteht zum Beispiel Wasser aus einem Sauerstoff-Element (O) und zwei Wasserstoff-Atomen (H). Wasserstoff hat in seiner äußeren Hülle ein Elektron zu viel - Sauerstoff dagegen zwei zu wenig. Also verbinden sich zwei Wasserstoff-Atome und ein Sauerstoff-Atom, indem die äußeren Ringe quasi verschmelzen. Die beiden Lücken des Sauerstoffs werden mit den Elektronen des Wasserstoffs aufgefüllt. In der Folge sind für alle Atome die äußeren Hüllen "voll belegt" - das zusammengesetzte Molekül ist Wasser - ein chemisch-physikalisch stablies Molekül.

Sauerstoff-Molekül
Sauerstoff-Molekül und weitere Moleküle:
Ozon (03), Wasser, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxid

Wie gelangt Sauerstoff in die Zellen?

Sauerstoff wird über Nase und Mund eingeatmet. So gelangt er in die Lunge bzw. in die Lungenbläschen. Dort findet ein Austausch mit dem Blut statt. Im Blut befinden sich die roten Blutkörperchen (Erythrozyten). Diese wiederum bestehen zum größten Teil aus Hämoglobin, einer vierteiligen Proteinkette. Im Zentrum des Hämoglobins befindet sich Eisen - und ein Eisenatom hat auf seiner äßueren Hülle zwei überschüssige Elektronen. Folglich verbinden sich Sauerstoff und Eisen sehr gut.

Hämoglobin
Hämoglobin - vier Globine (zwei α- und β) mit jeweils einer Häm-Gruppe, die Sauerstoff binden kann

Der Sauerstoff lagert sich an die Eisen-Ionen im Hämoglobin. Dank des ständig pumpenden Herzens wird das Blut ununterbrochen durch das weit verzweigte System der Blutgefäße gepumpt. Fast alle Körperzellen bzw. alle Körpergewebe und Organe werden von den Blutbahnen erreicht. So gelangt der Sauerstoff in die Zellen.

Wenn er dort mithilfe von Enzymen abgelöst wird, kann sich ein Abfallprodukt der Atmung anlagert: Kohlendioxid. Das fließt dann in den Erythrozyten wieder zurück zur Lunge, wo es wiederum an die Lungenbläschen abgegeben wird und somit wieder ausgeatmet werden kann.

Was passiert bei Sauerstoffmangel?

Die Ursachen für einen Sauerstoffmangel können vielfältig sein.

Siehe dazu auch: Anämie bzw. Blutarmut.

Bei einem Sauerstoffmangel reagiert der Körper auf zwei Wegen:

Wie entsteht Sauerstoff?

Obwohl fast alle Lebewesen Sauerstoff durch Atmung verbrauchen und in Kohlendioxid umwandeln, gibt es stets genug davon in der Luft. Grund ist die sog. Photosynthese. Pflanzen und planzliche Organismen können Kohlenstoffdioxid mithilfe von Wasser und Sonnenenergie in Nährstoffe umwandeln, wobei als Abfll-Produkt Sauerstoff entsteht. Dieses geben die Pflanzen dann wieder in die Luft ab.

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