einwertiger Sauerstoff leichter oder schwerer als Luft?

[Fragefuchs]

Ein wichtiges Detail muss ich für mein Projekt wissen: ist einwertiger Sauerstoff (O) leichter oder schwerer als Luft?

[Matze]

Hallo!

Ein wichtiges Detail muss ich für mein Projekt wissen: ist einwertiger Sauerstoff (O) leichter oder schwerer als Luft?

Aus was setzt sich deine "Luft" zusammen?

Matze

[Jens Holzkämper]

Tach,

Ein wichtiges Detail muss ich für mein Projekt wissen: ist einwertiger Sauerstoff (O) leichter oder schwerer als Luft?

da atomarer Sauerstoff nur unter Extrembedingungen auftaucht, und diese die Dichte unterschiedlicher Gase unterschiedlich beeinflussen könne, schwer zu sagen. Unter Standardbedingungen ist Sauerstoff dichter als Luft.

mfg
Woodfighter

[gast_42]

Unter Standardbedingungen ist Sauerstoff dichter als Luft.

Wenn du mit "dichter" meinst: gleiche Anzahl Teilchen in best. Volumen, dann stimmt das nicht. sowohl O als auch das wesentlich wahrscheinlichere O2 sind leichter als N2, dem Hauptbestandteil der Luft.

[Jens Holzkämper]

Tach,

Wenn du mit "dichter" meinst: gleiche Anzahl Teilchen in best. Volumen, dann stimmt das nicht. sowohl O als auch das wesentlich wahrscheinlichere O2 sind leichter als N2, dem Hauptbestandteil der Luft.

ah, da waren Herrmann und Der Martin ja schon schneller als ich mit der Antwort.

mfg
Woodfighter

[Gunnar Bittersmann]

@@Fragefuchs:

nuqneH

ist einwertiger Sauerstoff (O)

O ist gar nicht wertig. Wertigkeit macht nur in Verbindungen Sinn.

Du meinst atomaren Sauerstoff.

leichter oder schwerer als Luft?

Luft besteht zum größten Teil aus N₂-, O₂-, H₂O- und CO₂-Molekülen. Sind diese leichter oder schwerer als ein Sauerstoffatom?

Bei Gasen besteht ein Zusammenhang zwischen molarer Masse und Volumen, damit auch zwischen molarer Masse und Dichte (bei normalem Druck).

Qapla'

[Matze]

Wertigkeit macht nur in Verbindungen Sinn.

*ergibt Sinn* ;)

Matze

[Herrmann]

Ein wichtiges Detail muss ich für mein Projekt wissen: ist einwertiger Sauerstoff (O) leichter oder schwerer als Luft?

Da nach dem Gesetz von AVOGADRO im gleichen Volumen unter Normbedingungen dieselbe Anzahl von Teilchen - Atome bzw. Moleküle - sich befinden, sollte, da das O-Atom halb so schwer ist wie das O2-Molekül, die Dichte von atomarem Sauerstoff unter Normbedingungen auch etwa halb so groß sein wie der von O2. Einige Zahlen:

O3 (Ozon): Dichte = 2.14 kg/m^3 (Google)
O2: Dichte = 1,429 kg/m^3 (Wikipedia)
also O vermutlich: Dichte ~ 0,7 - 0,8 kg/m^3
Zum Vergleich Luft: Dichte = 1,293 kg/m^3 (Kuchling, Taschenbuch der Physik)

Gruß H.

[Der Martin]

Hallo,

Da nach dem Gesetz von AVOGADRO im gleichen Volumen unter Normbedingungen dieselbe Anzahl von Teilchen - Atome bzw. Moleküle - sich befinden, sollte, da das O-Atom halb so schwer ist wie das O2-Molekül, die Dichte von atomarem Sauerstoff unter Normbedingungen auch etwa halb so groß sein wie der von O2.

theoretisch schon, nur ist atomarer Sauerstoff unter Normalbedingungen nicht stabil, er würde blitzschnell wieder zu O₂ reagieren (genau genommen stellt sich ein Gleichgewicht mit fast 100% O₂ und einem winzigen Rest O ein).

O3 (Ozon): Dichte = 2.14 kg/m^3 (Google)
O2: Dichte = 1,429 kg/m^3 (Wikipedia)
also O vermutlich: Dichte ~ 0,7 - 0,8 kg/m^3

Genau. Theoretisch 0.714g/l, was aber wegen der oben genannten Einschränkung praktisch nicht relevant ist. Und Stickstoff (Molmasse N₂ etwa 28g) ist mit 1.25g/l etwas leichter als Sauerstoff, nicht schwerer, wie gast_42 behauptet.

Zum Vergleich Luft: Dichte = 1,293 kg/m^3 (Kuchling, Taschenbuch der Physik)

Wie man leicht selbst nachrechnen kann: Nehmen wir näherungsweise an, Luft würde aus 80% Stickstoff (N₂) und 20% Sauerstoff (O₂) bestehen, die restlichen Bestandteile wollen wir mal vernachlässigen. Das ergibt eine mittlere molare Masse von 28.8g, über das Gesetz von Avogadro also

28.8 g/mol
 ------------ ≈ 1.286 g/l
  22.4 l/mol

Passt als Abschätzung schon ganz gut, finde ich.

Ciao,
 Martin

[Gunnar Bittersmann]

@@Herrmann:

nuqneH

da das O-Atom halb so schwer ist wie das O2-Molekül

Hm, ¹⁸O ist mehr als halb so schwer wie ¹⁶O₂.

Qapla'

[Der Martin]

Hi Gunnar,

da das O-Atom halb so schwer ist wie das O2-Molekül
Hm, ¹⁸O ist mehr als halb so schwer wie ¹⁶O₂.

ich habe echt überlegt, ob ich auf unterschiedliche Isotope eingehen soll, hab's dann aber doch bleiben lassen. Einerseits hätte es das Thema nur unnötig verkompliziert, ohne nennenswert zur Frage beizutragen; andererseits macht sowohl beim Sauerstoff als auch beim Stickstoff das hauptsächlich auftretende Isotop (16 bzw. 14) über 99% des Vorkommens aus, also geht das beim Gasgemisch "Luft" in der Rechen- oder Schätzgenauigkeit unter.

Insofern: Der Einwand ist richtig, aber für die Fragestellung nicht relevant.

Ciao,
 Martin

[Gunnar Bittersmann]

@@Der Martin:

nuqneH

ich habe echt überlegt, ob ich auf unterschiedliche Isotope eingehen soll, hab's dann aber doch bleiben lassen.

Und ich hatte noch überlegt, ob ich auf die Energie eingehen soll, die in der chemischen Bindung steckt und das Molekül etwas leichter macht als die Summe der Atome. ΔE = Δm c². Hab’s dann aber doch bleiben lassen …

Insofern: Der Einwand ist richtig, aber für die Fragestellung nicht relevant.

Natürlich. Es war nur wegen der Formulierung „*das* O-Atom“/„*das* O2-Molekül“ (Hervorhebung von mir).

Qapla'

[Jens Holzkämper]

Tach,

ich habe echt überlegt, ob ich auf unterschiedliche Isotope eingehen soll, hab's dann aber doch bleiben lassen.

Und ich hatte noch überlegt, ob ich auf die Energie eingehen soll, die in der chemischen Bindung steckt und das Molekül etwas leichter macht als die Summe der Atome. ΔE = Δm c². Hab’s dann aber doch bleiben lassen …

die Bindungsenergie von O2 ist etwa 5 eV, verglichen mit der Bindungsenergie pro Nukleon innerhalb eines O-Atoms von 8 MeV (das sind immerhin schon 16 Elektronenmassen) schon eher vernachlässigbar. Ist die Reaktion eigentlich exotherm, dann wäre da noch die abgestrahlte Energie (keine Werte für Sauerstoff gefunden, Wasserstoff verbrennen erzeugt aber etwa 0.5 eV pro Atom, also noch eine Größenordnung kleiner), wäre sie endotherm, sollte das Molekül natürlich schwerer als die Summe der Betandteile sein.

mfg
Woodfighter