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Sauerstoff
Was ist normalerweise der Grund dafür, dass sich die Luft in einem Raum stickig und abgestanden anfühlt?
Hast du alles, was du für deine... Bergtour brauchst? - Hmm... - Seil, Axt und... Sauerstoff? - Kletterst du denn so hoch? - Klaro! Ich will den Gipfel vom Kilimandscharo besteigen. Man sagt, die Luft dort sei so dünn, dass ich zusätzlichen Sauerstoff benötige.
Oh, nein! Die Sauerstoffflasche ist fast leer! Was passiert, wenn ich nicht genug Sauerstoff bekomme? Wenn du nicht genügend Sauerstoff einatmest, wird dir schwindlig, und du kannst das Bewusstsein verlieren. Ganz ohne Sauerstoff überlebst du nur wenige Minuten.
So wie Sauerstoff eine Flamme am Brennen hält, brauchen deine Körperzellen Sauerstoff, um Energie aus deinem Essen zu ziehen. Bei jedem Atemzug bleibt etwas von dem Sauerstoff aus der Luft in deinem Körper. Manchmal, wenn sich viele Menschen in einem Raum aufhalten, - fühlt es sich stickig an. - Autsch! Vorsichtig! Ist das, weil der Sauerstoff knapp wird?
Nein, überhaupt nicht. Was wir fühlen, ist, dass die Menge an Kohlendioxid ansteigt. Man kann es damit vergleichen, wenn wir außer Atem sind. Was wir dann fühlen, ist kein Mangel an Sauerstoff, sondern ein Überschuss an Kohlendioxid. Aber was ist Sauerstoff eigentlich?
Sauerstoff ist ein Element, das heißt, es enthält nur Sauerstoffatome. Doch gasförmige Sauerstoffatome können nicht allein sein und sind daher immer paarweise unterwegs. Ein gasförmiges Sauerstoffmolekül schreibt sich: O-zwei. Sauerstoff ist bestrebt, mit anderen Stoffen zu reagieren und chemische Verbindungen zu bilden. Solche Verbindungen nennen wir Oxide.
Metalle mögen es, mit dem Sauerstoff in der Luft zu reagieren – sie oxidieren. Das Metalloxid, das auf der Oberfläche erscheint, ist – bei Raumtemperatur – im festen Zustand. Gewöhnliches Wasser ist ein Oxid, das durch Wasserstoff und Sauerstoff gebildet wird. Bei Raumtemperatur nimmt es eine flüssige Form an. Wenn Sauerstoff mit anderen Nichtmetallen reagiert, etwa Schwefel, dann bildet er Oxide, die bei Raumtemperatur fast immer in Gasform erscheinen.
Kohlendioxid, zum Beispiel, kommt in der Luft vor, die du ausatmest. Sauerstoff ist für viele Dinge nützlich: In Krankenhäusern wird er verwendet, um denen zu helfen, die von alleine nicht genug Luft bekommen. Und für die Herstellung von Stahl. Indem Sauerstoff in geschmolzenes Eisen geblasen wird, kann man die Menge an Kohlenstoff, Schwefel und anderen Substanzen regulieren. Und für's Schweißen.
Der Sauerstoff ermöglicht es, so hohe Temperaturen zu erreichen, dass man durch Stahl schneiden kann... Und natürlich – für Klettertouren auf den Kilimandscharo, der ja fast 6000 Meter hoch ist. Aber jetzt ist ja die Flasche leer. Dann müssen wir eben unseren eigenen Sauerstoff im Chemielabor herstellen! Cool!
Wie geht das? Nun, das Element Sauerstoff ist ein Bestandteil in vielen verschiedenen Substanzen. Einige von diesen sind bereit, den Sauerstoff abzugeben. Wasserstoffperoxid zum Beispiel: H-zwei-O-zwei. Die Sauerstoffatome werden in Zweierverbunden als gasförmiger Sauerstoff freigesetzt.
Ist das ganze Wasserstoffperoxid abgebaut, so bleibt nur Wasser übrig. Kann man das ein bisschen beschleunigen?! - Aber ja! Dafür fügen wir ein wenig Manganoxid bei. - Lass mich raten! Das Manganoxid wirkt als... Katalysator!
GENAU! Es beschleunigt die chemische Reaktion und bleibt dabei intakt. Es gibt noch mehr Möglichkeiten, Sauerstoff zu erzeugen. Du kannst elektrischen Strom nutzen, um Wassermoleküle in seine Bestandteile zu brechen: Wasserstoff und Sauerstoff. Der gasförmige Wasserstoff erscheint auf der einen Seite und der gasförmige Sauerstoff auf der anderen.
Aber wie kann ich wissen, welcher der Sauerstoff ist? Das ist einfach! Da Sauerstoff sich prima eignet, um Dinge in Brand zu setzen, können wir dies tun: Zünde einen Holzspan an. Blase ihn dann aus, so dass er nur noch glüht. Das Gas, das ihn wieder zum Brennen bringt, ist Sauerstoff. - Möchtest du noch eine Methode zur Herstellung von Sauerstoff probieren? - Absolut!
Nimm gewöhnliche Luft: Stickstoff und Sauerstoff. Kühle sie ab, bis sie sich in Flüssigkeit verwandelt. Dann erhitze sie ein wenig, nur um den Stickstoff verdunsten zu lassen. - Und was bleibt übrig? - Sauerstoff. - Flüssiger Sauerstoff! - Jep! Einmal die Flasche auffüllen, bitte! Fertig!
Die Flasche ist wieder voll. Aufgepasst Kilimandscharo, ich komme!