Zuurstof - O

Zuurstof (O) komt voor in water, mineralen en levende organismen. Moleculaire zuurstof (O₂) ondersteunt de menselijke ademhaling en veel biologische zuiveringsprocessen; ozon (O₃) is een andere vorm met andere eigenschappen en toepassingen.

Chemische eigenschappen · Toepassingen en voorkomen · Gezondheidseffecten · Milieueffecten · Water en zuivering

Chemische eigenschappen van zuurstof

Geselecteerde eigenschappen van zuurstof
Symbool / atoomnummer	O / 8
Groep / periode / blok	16 / 2 / p
Interval van het standaardatoomgewicht	[15.99903, 15.99977]
Elektronenconfiguratie	[He] 2s² 2p⁴
Gebruikelijke elementaire vorm	O₂, een kleurloos gas
Gasdichtheid (20 °C, 1 bar; berekend)	1,31 g L⁻¹
Smeltpunt	−218,79 °C
Kookpunt	−182,962 °C
Elektronegativiteit (Pauling)	3.44
Atoomstraal zonder chemische binding	0,152 nm
Eerste ionisatie-energie	1313,9 kJ mol⁻¹
Stabiele isotopen	¹⁶O, ¹⁷O en ¹⁸O
Ontdekking	Scheele begin jaren 1770; onafhankelijk daarvan Priestley in 1774
CAS-registratienummer (O₂)	7782-44-7

Het atoomgewicht volgt CIAAW. De intervallen weerspiegelen natuurlijke variatie in isotopensamenstelling; haakjes geven de onzekerheid in de laatste cijfers aan. Andere eigenschappen volgen RSC, tenzij anders vermeld. Atoomstralen hangen af van hun definitie. De gasdichtheid is een schatting volgens de ideale gaswet bij 20 °C en 1 bar, berekend met ρ = pM/RT en conventionele atoomgewichten; het is geen vloeistofdichtheid.

Geel bord met het opschrift ‘Oxygen station’ — Illustratie van de zuurstofvoorziening.

Eigenschappen, toepassingen en voorkomen

Zuurstof is een reactief niet-metaal. O₂ vormt ongeveer 21% van droge lucht en wordt gebruikt bij staalproductie, chemische processen en in de gezondheidszorg. Zuurstof komt ook chemisch gebonden voor in water en in veel gesteenten en mineralen.

Zuurstof ondersteunt verbranding, maar is zelf geen brandstof. Ozon is een vorm van zuurstof met drie atomen en een sterk oxidatiemiddel dat wordt gebruikt in gespecialiseerde zuiveringssystemen. Het mag niet worden verward met gewoon zuurstofgas. Zie ozonbehandeling.

Gezondheidseffecten en veiligheid bij het gebruik van zuurstof

Mensen en andere aerobe organismen hebben zuurstof nodig voor de ademhaling, maar niet alle organismen hebben zuurstof nodig. Een zuurstoftekort kan snel tot bewusteloosheid en de dood leiden. Het langdurig inademen van hoge concentraties kan eveneens schadelijk zijn; het gebruik van medische zuurstof vereist passend klinisch toezicht.

Een met zuurstof verrijkte atmosfeer vergroot het brandgevaar sterk. Materialen die in lucht branden, kunnen gemakkelijker ontbranden en heviger branden. Voor zuurstofapparatuur zijn geschikte materialen, reinheid en passende werkprocedures nodig; olie en vet moeten uit de buurt van aansluitingen voor zuurstof worden gehouden. Zuurstof onder druk en vloeibare zuurstof brengen ook risico's door druk en extreme kou met zich mee.

Zuurstof in het milieu

Fotosynthese voegt zuurstof toe aan lucht en water, terwijl ademhaling en afbraak zuurstof verbruiken. Een laag gehalte aan opgeloste zuurstof kan vissen en andere waterorganismen belasten of doden. Warm water bevat doorgaans minder opgeloste zuurstof dan koud water; ook druk en zoutgehalte beïnvloeden de oplosbaarheid.

Ozon heeft een afzonderlijke rol in het milieu: ozon in de stratosfeer absorbeert ultraviolette straling, terwijl ozon nabij het aardoppervlak een luchtverontreinigende stof is. Deze effecten mogen niet zonder onderscheid worden toegeschreven aan moleculaire zuurstof O₂.

Opgeloste zuurstof en waterzuivering

Opgeloste zuurstof (DO) is moleculaire O₂ die in water is opgelost, niet de zuurstofatomen die chemisch gebonden zijn in H₂O. Druk DO uit in mg/L en, waar nuttig, als verzadigingspercentage. De verzadiging hangt af van temperatuur, atmosferische druk en zoutgehalte; één concentratie beschrijft daarom niet elke waterbron.

Beluchting of toevoeging van zuurstof kan aerobe biologische zuivering ondersteunen. Ook nitrificatie vereist zuurstof en verbruikt alkaliteit. De benodigde toevoer hangt af van de zuurstofbehoefte van het proces en het overdrachtsrendement; deze moet worden beoordeeld onder de daadwerkelijke zuiveringsomstandigheden.