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2026-07-26T18:38:27Z

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{{T}}
{{BR}}
= Sauerstoff - Chemie =

{{BR}}
= Einleitung =

'''Sauerstoff''' ist ein [[Chemisches Element|chemisches Element]] mit dem Symbol '''O''' und der Ordnungszahl '''8'''. In der Luft liegt er überwiegend als Molekül <math>\mathrm{O_2}</math> vor. Du brauchst Sauerstoff für die [[Zellatmung]], und viele Verbrennungen laufen nur ab, wenn Sauerstoff vorhanden ist. Sauerstoff selbst ist jedoch '''nicht brennbar''': Er unterstützt die Verbrennung anderer Stoffe.

[[Datei:Oxygen.svg|350px|rahmenlos|center]]

[[Datei:Dioxygen-3D-vdW.png|500px|rahmenlos|center]]

In diesem aiMOOC lernst Du den Aufbau, die Eigenschaften, den Nachweis, die Herstellung und die Bedeutung von Sauerstoff kennen. Außerdem untersuchst Du [[Oxidation]], [[Verbrennung]], [[Korrosion]], [[Elektrolyse]] und den [[Sauerstoffkreislauf]].

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== Lernziele ==

Nach der Bearbeitung kannst Du Sauerstoff im [[Periodensystem]] einordnen, wichtige Eigenschaften erklären, die [[Glimmspanprobe]] beschreiben und einfache Reaktionsgleichungen mit Sauerstoff aufstellen. Du kannst außerdem begründen, warum Sauerstoff für Leben, Technik und Umwelt wichtig ist.

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= Sauerstoff im Periodensystem =

Das Elementsymbol lautet '''O'''. Die Ordnungszahl 8 zeigt, dass jedes Sauerstoffatom acht Protonen besitzt. Ein neutrales Sauerstoffatom besitzt auch acht Elektronen. Davon befinden sich sechs in der Außenschale. Sauerstoff steht in der 2. Periode und in der 16. Gruppe, der Gruppe der [[Chalkogene]].

{| class="wikitable" align="center"
|-
! Merkmal
! Angabe
|-
| Elementsymbol
| O
|-
| Ordnungszahl
| 8
|-
| Elementfamilie
| Chalkogene
|-
| Aggregatzustand bei Raumtemperatur
| gasförmig
|-
| Häufige Molekülform
| <math>\mathrm{O_2}</math>
|}

{{BR}}
== Atom und Molekül ==

Ein einzelnes Sauerstoffatom wird mit '''O''' bezeichnet. In der Luft treten normalerweise zwei Sauerstoffatome gemeinsam als Sauerstoffmolekül <math>\mathrm{O_2}</math> auf. Zwischen den Atomen besteht eine kovalente Bindung. Eine weitere Form ist [[Ozon]] mit der Formel <math>\mathrm{O_3}</math>.

[[Datei:Dioxygen-3D-ball-&-stick.png|500px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
= Vorkommen =

Trockene Luft enthält rund '''21 Volumenprozent Sauerstoff'''. Der größte Anteil ist Stickstoff. Sauerstoff kommt außerdem gebunden in Wasser, Mineralen, Gesteinen und vielen organischen Stoffen vor. In der Erdkruste ist Sauerstoff besonders häufig, meist als Bestandteil chemischer Verbindungen.

[[Datei:Atmosphere Composition Hand Mnemonic.png|500px|rahmenlos|center]]

Im Wasser ist eine kleine Menge Sauerstoff gelöst. Fische und viele andere Wasserlebewesen nehmen diesen gelösten Sauerstoff auf. Kaltes Wasser kann meist mehr Sauerstoff lösen als warmes Wasser.

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== Sauerstoffkreislauf ==

Pflanzen, Algen und bestimmte Bakterien setzen bei der [[Photosynthese]] Sauerstoff frei. Bei der Zellatmung, bei Verbrennungen und bei vielen Zersetzungsprozessen wird Sauerstoff verbraucht. Dadurch ist Sauerstoff Teil eines natürlichen Kreislaufs.

Die vereinfachte Gleichung der Photosynthese lautet:

<math>\mathrm{6\,CO_2 + 6\,H_2O \xrightarrow{Licht} C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2}</math>

[[Datei:Photosynthesis en.svg|500px|rahmenlos|center]]

[[Datei:Photosynthesis equation.svg|500px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
= Geschichte der Entdeckung =

[[Carl Wilhelm Scheele]] und [[Joseph Priestley]] stellten Sauerstoff im 18. Jahrhundert unabhängig voneinander her. Priestley veröffentlichte seine Beobachtungen 1774. [[Antoine Lavoisier]] deutete Verbrennungen später als Reaktionen mit Sauerstoff und half damit, die ältere Phlogistonvorstellung zu überwinden.

[[Datei:Priestley Joseph pneumatic trough.jpg|500px|rahmenlos|center]]

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= Eigenschaften von Sauerstoff =

Sauerstoff ist bei Raumtemperatur ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas. Er ist reaktionsfreudig und wirkt als [[Oxidationsmittel]]. Sauerstoff brennt nicht selbst, lässt viele andere Stoffe aber schneller oder heftiger brennen.

Bei etwa <math>-183\,^\circ\mathrm{C}</math> wird Sauerstoff flüssig. Flüssiger Sauerstoff erscheint blassblau und muss wegen seiner sehr niedrigen Temperatur und seiner brandfördernden Wirkung besonders sicher gehandhabt werden.

[[Datei:Liquid oxygen in a beaker (cropped and retouched).jpg|500px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
== Ozon als weitere Sauerstoffform ==

[[Ozon]] besteht aus drei Sauerstoffatomen und hat die Formel <math>\mathrm{O_3}</math>. In großer Höhe schützt die Ozonschicht vor einem Teil der energiereichen UV-Strahlung. In Bodennähe ist Ozon dagegen ein reizender Luftschadstoff.

{{BR}}
= Nachweis von Sauerstoff =

Sauerstoff wird mit der '''Glimmspanprobe''' nachgewiesen. Ein glimmender Holzspan wird in das zu prüfende Gas gehalten. Ist ausreichend Sauerstoff vorhanden, flammt der Span wieder auf. Der Versuch gehört in den Chemieunterricht und wird nach den Sicherheitsregeln der Schule durchgeführt.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=uk0dL15KAZg |500|center}}

[[Datei:O2test.ogv|500px|rahmenlos|center]]

Die Beobachtung zeigt, dass Sauerstoff Verbrennungen fördert. Sie beweist nicht, dass Sauerstoff selbst ein Brennstoff ist.

{{BR}}
= Herstellung von Sauerstoff =

Industriell gewinnt man Sauerstoff vor allem durch die Trennung verflüssigter Luft. Dabei nutzt man die unterschiedlichen Siedetemperaturen der Luftbestandteile. Dieses Verfahren heißt [[Fraktionierte Destillation|fraktionierte Destillation]].

Im Labor kann Sauerstoff beispielsweise bei der katalytischen Zersetzung von Wasserstoffperoxid entstehen:

<math>\mathrm{2\,H_2O_2 \rightarrow 2\,H_2O + O_2}</math>

Auch bei der [[Elektrolyse]] von Wasser entstehen Wasserstoff und Sauerstoff:

<math>\mathrm{2\,H_2O \rightarrow 2\,H_2 + O_2}</math>

[[Datei:Electrolysis.svg|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=q51ueewBKX0 |500|center}}

Experimente zur Sauerstoffherstellung dürfen nur mit geeigneter Schutzausrüstung, kleinen Stoffmengen und unter fachkundiger Aufsicht durchgeführt werden.

{{BR}}
= Reaktionen mit Sauerstoff =

Eine Reaktion, bei der ein Stoff Sauerstoff aufnimmt, wird im einfachen Schulmodell als '''Oxidation''' bezeichnet. Häufig entstehen dabei [[Oxide]].

Beispiel Magnesium:

<math>\mathrm{2\,Mg + O_2 \rightarrow 2\,MgO}</math>

[[Datei:Pure chemical energy.jpg|500px|rahmenlos|center]]

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=ULdZHgOkDFw |500|center}}

{{BR}}
== Schnelle und langsame Oxidation ==

Bei einer Verbrennung läuft die Oxidation schnell ab. Dabei werden häufig Licht und Wärme frei. Beim Rosten von Eisen läuft die Oxidation langsam ab. Wasser und Sauerstoff fördern diesen Korrosionsprozess.

[[Datei:Atmospheric Corrosion of Iron.jpg|500px|rahmenlos|center]]

Eine vereinfachte Reaktionsgleichung für die Bildung von Eisenoxid lautet:

<math>\mathrm{4\,Fe + 3\,O_2 \rightarrow 2\,Fe_2O_3}</math>

Echter Rost ist meist ein Gemisch verschiedener wasserhaltiger Eisenoxide und Eisenhydroxide. Die Gleichung beschreibt daher nur ein vereinfachtes Modell.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=5xOr1ri-XK8 |500|center}}

{{BR}}
= Bedeutung und Verwendung =

Sauerstoff wird in Medizin, Metallverarbeitung, Chemieindustrie, Abwasserbehandlung und Raumfahrt genutzt. Medizinischer Sauerstoff ist ein Arzneimittel und darf nur sachgerecht eingesetzt werden. Technischer Sauerstoff kann Brände stark beschleunigen; deshalb müssen Geräte, Leitungen und Behälter fettfrei und sicher betrieben werden.

[[Datei:Liquid Oxygen Tank1.JPG|500px|rahmenlos|center]]

{{BR}}
== Merksätze ==

# [[Sauerstoffmolekül|Sauerstoffmolekül]]: Elementarer Sauerstoff liegt in der Luft meist als <math>\mathrm{O_2}</math> vor.
# [[Glimmspanprobe|Glimmspanprobe]]: Ein glimmender Span flammt in Sauerstoff wieder auf.
# [[Oxidation|Oxidation]]: Sauerstoff reagiert mit vielen Stoffen zu Oxiden.
# [[Verbrennung|Verbrennung]]: Sauerstoff unterstützt Verbrennungen, ist aber selbst nicht brennbar.
# [[Sauerstoffkreislauf|Sauerstoffkreislauf]]: Photosynthese bildet Sauerstoff, Atmung und Verbrennung verbrauchen ihn.

{{BR}}
= Interaktive Aufgaben =

{{BR}}
== Quiz: Teste Dein Wissen ==

{{MC}}

'''Welches Elementsymbol hat Sauerstoff?'''
(O)
(!S)
(!Ox)
(!So)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''In welcher Form liegt Sauerstoff in der Luft überwiegend vor?'''
(Als O2-Molekül)
(!Als einzelnes O-Atom)
(!Als O3-Molekül)
(!Als Sauerstoffion)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wie groß ist der Sauerstoffanteil trockener Luft ungefähr?'''
(21 Prozent)
(!1 Prozent)
(!50 Prozent)
(!78 Prozent)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Probe weist Sauerstoff nach?'''
(Glimmspanprobe)
(!Kalkwasserprobe)
(!Knallgasprobe)
(!Flammenfärbung)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Aussage über Sauerstoff ist richtig?'''
(Sauerstoff unterstützt Verbrennungen)
(!Sauerstoff ist selbst ein Brennstoff)
(!Sauerstoff löscht jede Flamme)
(!Sauerstoff ist ein Metall)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was entsteht bei der Reaktion von Magnesium mit Sauerstoff?'''
(Magnesiumoxid)
(!Magnesiumchlorid)
(!Magnesiumsulfid)
(!Magnesiumcarbonat)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wie wird Sauerstoff industriell hauptsächlich gewonnen?'''
(Durch Trennung verflüssigter Luft)
(!Durch Filtern von Meerwasser)
(!Durch Verbrennen von Stickstoff)
(!Durch Schmelzen von Eisen)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Farbe hat flüssiger Sauerstoff?'''
(Blassblau)
(!Leuchtend rot)
(!Dunkelgrün)
(!Schwarz)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Formel hat Ozon?'''
(O3)
(!O)
(!O2)
(!O4)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wie viele Außenelektronen besitzt ein Sauerstoffatom?'''
(Sechs)
(!Zwei)
(!Acht)
(!Sechzehn)

{{E}}
<br>

{{BR}}
== Memory ==

<div class="memo-quiz">
{|
|-
| Sauerstoffmolekül || O2
|-
| Glimmspanprobe || Nachweisreaktion
|-
| Oxidation || Reaktion mit Sauerstoff
|-
| Elektrolyse || Zerlegung durch elektrischen Strom
|-
| Photosynthese || Bildung von Sauerstoff
|-
| Flüssigsauerstoff || blassblaue Flüssigkeit
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== Drag and Drop ==

<div class="lueckentext-quiz">

{| class="wikitable"
! Ordne die richtigen Begriffe zu.
! Thema
|-
| '''Sauerstoffatom'''
| acht Protonen
|-
| '''Sauerstoffmolekül'''
| zwei gebundene Sauerstoffatome
|-
| '''Glimmspanprobe'''
| glimmender Span flammt auf
|-
| '''Oxidation'''
| Sauerstoff wird aufgenommen
|-
| '''Elektrolyse'''
| Wasser wird durch Strom zerlegt

|}
{{E}}

<br>
...
<br />

{{BR}}
== Kreuzworträtsel ==

<div class="kreuzwort-quiz">
{|
|-
| Chalkogene || Zu welcher Elementfamilie gehört Sauerstoff?
|-
| Glimmspan || Welcher Holzgegenstand flammt beim Sauerstoffnachweis wieder auf?
|-
| Oxidation || Wie heißt eine Reaktion mit Sauerstoff im einfachen Schulmodell?
|-
| Elektrolyse || Wie heißt die Zerlegung von Wasser durch elektrischen Strom?
|-
| Priestley || Welcher Forscher veröffentlichte 1774 Beobachtungen zu Sauerstoff?
|-
| Ozon || Welche Sauerstoffform besteht aus drei Sauerstoffatomen?
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== LearningApps ==

<iframe> https://learningapps.org/index.php?s=Sauerstoff+-+Chemie </iframe>

{{BR}}
== Lückentext ==

<quiz display=simple>
{'''Vervollständige den Text.'''<br>
|type="{}"}
Sauerstoff besitzt das Elementsymbol { O }. Seine Ordnungszahl ist { acht }. In der Luft kommt er meist als Molekül { O2 } vor. Der Anteil an trockener Luft beträgt ungefähr { 21 Prozent }. Mit der { Glimmspanprobe } kann Sauerstoff nachgewiesen werden. Bei einer Reaktion mit Sauerstoff spricht man im einfachen Schulmodell von { Oxidation }. Industriell wird Sauerstoff vor allem aus { verflüssigter Luft } gewonnen. Flüssiger Sauerstoff ist { blassblau }. Die Formel von Ozon lautet { O3 }. Bei der Photosynthese wird Sauerstoff { freigesetzt }.
</quiz>

<br>

{{BR}}
= Offene Aufgaben =

{{BR}}
=== Leicht ===

# [[Sauerstoff-Steckbrief|Sauerstoff-Steckbrief]]: Gestalte eine übersichtliche Karte mit Symbol, Ordnungszahl, Molekülform, Eigenschaften und Nachweis.
# [[Luftzusammensetzung|Luftzusammensetzung]]: Zeichne ein Kreisdiagramm zur Zusammensetzung trockener Luft und markiere den Sauerstoffanteil.
# [[Sauerstoff im Alltag|Sauerstoff im Alltag]]: Finde fünf Beispiele, bei denen Sauerstoff eine wichtige Rolle spielt, und erkläre sie in je einem Satz.
# [[Begriffskarten Chemie|Begriffskarten Chemie]]: Erstelle Karten zu Sauerstoff, Oxidation, Oxid, Ozon und Glimmspanprobe.

{{BR}}
=== Standard ===

# [[Reaktionsgleichungen|Reaktionsgleichungen]]: Stelle die Reaktionen von Magnesium, Kohlenstoff und Wasserstoff mit Sauerstoff als ausgeglichene Gleichungen dar.
# [[Glimmspanprobe analysieren|Glimmspanprobe analysieren]]: Werte ein Unterrichtsvideo aus und trenne Beobachtung, Deutung und Sicherheitsregel.
# [[Korrosion untersuchen|Korrosion untersuchen]]: Plane einen sicheren Schulversuch mit Eisennägeln, um den Einfluss von Wasser, Salz und Luft zu vergleichen.
# [[Photosynthese und Zellatmung|Photosynthese und Zellatmung]]: Gestalte ein Schaubild, das Stoffe und Energieflüsse beider Prozesse verknüpft.

{{BR}}
=== Schwer ===

# [[Elektrolysemodell|Elektrolysemodell]]: Entwickle ein Teilchenmodell zur Elektrolyse von Wasser und erkläre das Mengenverhältnis der Gase.
# [[Sauerstoff in Medizin und Technik|Sauerstoff in Medizin und Technik]]: Vergleiche Anforderungen, Nutzen und Risiken in zwei Anwendungsfeldern.
# [[Geschichte des Sauerstoffs|Geschichte des Sauerstoffs]]: Vergleiche die Beiträge von Scheele, Priestley und Lavoisier anhand verlässlicher Quellen.
# [[Erklärvideo Sauerstoff|Erklärvideo Sauerstoff]]: Produziere ein kurzes Lernvideo, das Molekül, Glimmspanprobe, Oxidation und Sauerstoffkreislauf verbindet.

{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}

{{BR}}
= Lernkontrolle =

# [[Verbrennung erklären|Verbrennung erklären]]: Erkläre, warum eine Kerze unter einem geschlossenen Glas erlischt, obwohl anfangs noch Luft im Glas ist.
# [[Glimmspanprobe bewerten|Glimmspanprobe bewerten]]: Begründe, welche Schlussfolgerung aus einem wieder aufflammenden Span gezogen werden darf und welche nicht.
# [[Korrosion übertragen|Korrosion übertragen]]: Entwickle Maßnahmen zum Schutz einer Fahrradkette vor Korrosion und begründe jede Maßnahme chemisch.
# [[Elektrolyse deuten|Elektrolyse deuten]]: Erkläre mithilfe der Reaktionsgleichung, warum bei der Wasserelektrolyse doppelt so viel Wasserstoff wie Sauerstoff entsteht.
# [[Sauerstoffkreislauf beurteilen|Sauerstoffkreislauf beurteilen]]: Untersuche, wie Abholzung und Waldbrände mehrere Prozesse des Sauerstoffkreislaufs verändern.
# [[Sicherheitskonzept Sauerstoff|Sicherheitskonzept Sauerstoff]]: Entwirf Regeln für einen Raum, in dem Sauerstoffflaschen gelagert werden, und leite sie aus den Stoffeigenschaften ab.

<br>
<br>

{{BR}}
= Lernnachweis =

Für einen Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du Sauerstoff sicher beschreiben und Zusammenhänge erklären kannst.

# Du ordnest Sauerstoff mit Symbol, Ordnungszahl, Periode und Gruppe im Periodensystem ein.
# Du unterscheidest Sauerstoffatom, Sauerstoffmolekül und Ozon.
# Du erklärst Eigenschaften und die brandfördernde Wirkung von Sauerstoff.
# Du beschreibst die Glimmspanprobe mit Beobachtung und Deutung.
# Du stellst einfache Reaktionsgleichungen mit Sauerstoff auf und gleichst sie aus.
# Du vergleichst Verbrennung und Korrosion als schnelle und langsame Oxidation.
# Du verknüpfst Photosynthese, Zellatmung und Verbrennung im Sauerstoffkreislauf.
# Du beachtest Sicherheitsregeln beim Umgang mit Sauerstoff und oxidierenden Stoffen.

<br>
<br>

{{BR}}
= OERs zum Thema =

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Sauerstoff </iframe>

<br>

{{BR}}
= Verknüpfte Lernbereiche =

{| align=center
{{:D-Tab}}
'''[[Sauerstoff - Chemie]]'''
# [[Chemisches Element]]
# [[Periodensystem]]
# [[Atombau]]
# [[Chemische Bindung]]
# [[Oxidation]]
# [[Redoxreaktion]]
# [[Verbrennung]]
# [[Elektrolyse]]
# [[Photosynthese]]
# [[Korrosion]]
|}

[[Kategorie:Chemie]]
[[Kategorie:Sauerstoff]]
[[Kategorie:Chemisches Element]]
[[Kategorie:Nichtmetall]]
[[Kategorie:Gase]]
[[Kategorie:Oxidation]]
[[Kategorie:Klasse 7-8]]
[[Kategorie:Klasse 9-10]]

{{BR}}
= aiMOOC-Projekte =
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]
{{MT}}

Sauerstoff - Chemie - Versionsgeschichte

Glanz: aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt