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:

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.

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.

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: Kohlenstoffdioxid. 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.

• Als externe Ursache kommt meist ein Aufenthalt im Hochgebirge in Frage. Da Sauerstoff schwerer ist als Stickstoff, ist in den höheren atmosphärischen Schichten die Sauerstoffkonzentration geringer.
• Denkbar ist aber auch eine Schädigung an der Lunge - zum Beispiel durch Rauchen -, so dass nur wenig Sauerstoff in die Erythrozyten gelangen kann.
• Im Körper ist die häufigste Ursache Eisenmangel. Dann kann nicht mehr ausreichend Hämoglobin produziert werden, wodurch auch die Anzahl der Erythrozyten zurückgeht.

Siehe dazu auch: Anämie bzw. Blutarmut.

Bei einem Sauerstoffmangel reagiert der Körper auf zwei Wegen:

• Zum einen wird die Produktion der roten Blutkörperchen hochgefahren, um potentiell mehr Sauerstoff im Blut bereitstellen zu können. Dadurch steigt der Hämatokrit.
• Zum anderen versucht der Körper mit einer erhöhten Herzmuskelfrequenz, das Blut schneller durch den Organismus zu pumpen. In der Folge wird man schnell müde und schlapp, oft kommen noch Kopfschmerzen hinzu.

Wie entsteht Sauerstoff?

Obwohl fast alle Lebewesen Sauerstoff durch Atmung verbrauchen und in Kohlenstoffdioxid 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.

Ressourcen / Weiterlesen

• Wikipedia: Sauerstoff
• Erythrozyten.net: Sauerstoff
• Zum Blutwerte-Wiki

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