Chemische Eigenschaften und Reaktionen von Sauerstoff
Große Werte der Elektronegativität und Elektronenaffinität von Sauerstoff sind typisch für Elemente, die nur nichtmetallisches Verhalten zeigen. In all seinen Verbindungen nimmt Sauerstoff eine negative Oxidationsstufe an, wie dies von zwei halbgefüllten äußeren Bahnen erwartet wird.
Wenn diese Orbitale mit Elektronentransfer gefüllt sind, entsteht ein O2-Ion. Für Peroxide (Spezies, die das O22-Ion enthalten) wird angenommen, dass jeder Sauerstoff eine Ladung von -1 hat. Diese Eigenschaft, Elektronen durch vollständige oder teilweise Übertragung zu empfangen, definiert das Oxidationsmittel. Wenn ein solches Mittel mit einem Elektronendonor reagiert, nimmt seine eigene Oxidationsstufe ab. Die Änderung (Reduktion) von Null auf -2 bei Sauerstoff wird als Reduktion bezeichnet. Sauerstoff kann als das "ursprüngliche" Oxidationsmittel angesehen werden, und die zur Beschreibung der Oxidation und Reduktion verwendete Nomenklatur basiert auf diesem sauerstofftypischen Verhalten
Wie im Abschnitt über Allotropie beschrieben, bildet Sauerstoff unter normalen Bedingungen Kieselgur-Substanzen O2 und auch Ozon-Triatom-Spezies O3. Es gibt Hinweise auf eine sehr instabile tetratomische Spezies, O4. In der molekularen zweiatomigen Form gibt es zwei ungepaarte Elektronen, die sich in entgegengesetzten Bahnen befinden. Das Vorhandensein solcher Elektronen bestätigt das paramagnetische Verhalten von Sauerstoff Die intensive Reaktivität von Ozon wird manchmal durch den Hinweis erklärt, dass sich eines der drei Sauerstoffatome im "atomaren" Zustand befindet. Bei der Reaktion wird dieses Atom vom O3-Molekül dissoziiert, wobei molekularer Sauerstoff zurückbleibt
Die molekulare Substanz O2 ist bei normalen (Umgebungstemperaturen) und -drücken nicht sehr reaktiv. Die Atomspezies O ist viel reaktiver. Die Dissoziationsenergie (O 2 → 2 O) ist mit 117,2 kcal pro Mol groß
Sauerstoff hat in den meisten seiner Verbindungen eine Oxidationsstufe von -2. Sie bilden eine große Anzahl kovalent gebundener Verbindungen, einschließlich Oxiden von Nichtmetallen wie Wasser (H2O), Schwefeldioxid (SO2) und Kohlendioxid (CO2); organische Verbindungen wie Alkohole, Aldehyde und Carbonsäuren; übliche Säuren wie Schwefelsäure (H2SO4), Kohlensäure (H2CO3) und Salpetersäure (HNO3); und entsprechende Salze wie Natriumsulfat (Na 2 SO 4), Natriumcarbonat (Na 2 CO 3) und Natriumnitrat (NaNO 3). Sauerstoff ist als Oxidion O2- in der Kristallstruktur fester Metalloxide wie Calciumoxid, CaO vorhanden. Metallsuperoxide wie Kaliumsuperoxid KO2 enthalten das O2-Ion, während Metallperoxide wie Bariumperoxid BaO2 das O22-Ion enthalten
