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Die Luft unserer Atmosphäre enthält 21% des Gases O2, das für die Atmung lebender Organismen unentbehrlich ist. Dieser Prozentsatz war jedoch nicht immer gleich. Bei der Entstehung unseres Planeten vor etwa 4.6 Milliarden Jahren enthielt die Atmosphäre überhaupt kein O2. Tatsächlich enthalten die ältesten auf der Erde existierenden Steine in Finnland oder im kanadischen Norden Eisen (in der Form von Silikat), das oxidiert und rostet, wenn man die Steine aus ihrem natülichen Millieu entfernt und sie frischer Luft aussetzt. Dies beweist, dass es zum Zeitpunkt der Entstehung dieser Steine keinen Sauerstoff um sie herum gab.
Das in der Luft vorkommende O2-Gas entsteht wahrscheinlich ausschliesslich durch Photosynthese. Algen und Pflanzen nehmen unter Einfluss von Licht Kohlenstoffdioxid auf, behalten die C-Atome zurück und geben die Sauerstoffatome als O2-Gas an die Umwelt ab. Dieser Vorgang läuft im Photosystem II der Pflanzen unter Beteiligung eines ungewöhnlichen Mangan-Calcium-Clusters ab, dessen Geometrie noch nicht ganz geklärt ist.
Beim Tauchen ist die richtige Konzentration gefragt
Taucherflaschen enthalten keinen reinen Sauerstoff, sondern im Normalfall Druckluft mit rund 21% Sauerstoff. Zu hohe Sauerstoffkonzentrationen können beim Zentralnervensystem und bei der Lunge Schäden anrichten. Beim Tieftauchen steigt der Druck auf den Taucher und seine Ausrüstung so stark an, dass bereits der Sauerstoff-Partialdruck von gewöhnlicher Druckluft den menschlichen Körper schädigen würde. Man nutzt als Atemgas stattdessen spezifische Mischungen auf der Basis von Helium und mit niedriger Sauerstoffkonzentration.
Eine sehr reaktive Substanz
Unter den richtigen Bedingungen reagiert Sauerstoff mit praktisch allen anderen Elementen und bildet Oxide. Die chemischen Reaktionen von Sauerstoff nennt man Oxidationen. Geben sie Hitze ab, spricht man von Verbrennung. Der Bereich, in dem gasförmige Substanzen verbrennen, ist als Flamme sichtbar.
Unter elektrischer Entladung reorganisieren sich die Atome des O2-Gases in Gruppen von drei Atomen und bilden so ein neues Gas: das Ozon (O3). Ozon hat einen harzigen Geruch und ist in hoher Konzentration giftig. Es zerfällt bereits nach etwa 20 Minuten. Kosmische Strahlung, die auf die obere Atmosphäre trifft, erzeugt eine Ozonschicht, die einen Teil der ultravioletten Strahlung der Sonne absorbiert.