zuurstof

Een van de meest voorkomende elementen op aarde is de zuurstof. Ongeveer een vijfde van het volume van dit chemische element is aanwezig in de lucht, hoewel het kleurloos, smaakloos en geurloos is. Het komt ook even vaak voor in water als in de aardkorst. De meeste levende wezens en levende cellen hebben zuurstof nodig om te ademen.

Wat is zuurstof

In het periodiek systeem wordt zuurstof aangeduid met het symbool "O" en heeft het atoomnummer "8." Meestal komt het voor in verbindingen en als een twee- en drie-atomair molecuul. Dit laatste wordt ook wel "ozon" genoemd.

Gesteenten en mineralen bevatten vaak zuurstof, zoals B. kwarts, marmer of kalksteen. Vrije en individuele zuurstofatomen zijn daarentegen alleen onder extreme omstandigheden in stabiele vorm mogelijk. Dat is het geval in het vacuüm van de ruimte. Zuurstof kan door destillatie van de lucht worden gescheiden en krijgt vervolgens een blauwachtige kleur wanneer deze vloeibaar wordt gemaakt. Dergelijke omstandigheden worden b.v. B. bij de verfijning van metalen, de extractie van chemicaliën of als medische toepassing voor levensonderhoud.

Zuurstof is onder normale omstandigheden altijd gasvormig en is, in combinatie met andere elementen, bij veel verbrandingsprocessen betrokken. Het werd in 1772 ontdekt en onderzocht door de chemicus en apotheker Carl Wilhelm Scheéle.

Dit isoleerde zuurstof als een gas, een proces dat vergelijkbaar was met het pasteurisatieproces, en ontdekte op deze manier ook andere elementen, b.v. B. stikstof. Omdat hij er echter pas een paar jaar later zijn werk over publiceerde, kwam de chemicus Josep Priestley hem voor, die onafhankelijk van hem dezelfde ontdekking deed, inclusief welke effecten zuurstof had op verbrandingsprocessen, hoewel het eigenlijke proces zelf nog steeds aanwezig was. was niet ontcijferd.

Eerder werd vuur meer metafysisch bekeken, als een van de vier elementen waaruit het bestaan ​​bestond. Naast vuur waren er aarde, lucht en water. In de 17e eeuw werd warmte vervolgens gecombineerd met vuur, en toen het in de 18e eeuw werd ontdekt, werd de substantie een element. Maar het was alleen via de privé-geleerde Antoine Laurent de Lavoisier dat het toen mogelijk was om verbranding en ademhaling correct te interpreteren. Hij deed experimenten met zuivere zuurstof en bepaalde de samenstelling van de lucht.

Functie, effect en taken

In de atmosfeer wordt zuurstof altijd gasvormig aangetroffen en opgelost in water. Het element is zeer reactief en wordt voornamelijk door planten geproduceerd door middel van fotosynthese en weer verbruikt door ademhaling en andere verbrandingsprocessen. Blauwgroene algen en cyanobacteriën spelen ook een rol in deze processen, die meer dan drie miljard jaar geleden begonnen om zonlicht op te slaan en te gebruiken voor de synthese van organische verbindingen. Zuurstof was en is daarom een ​​zeer effectief afvalproduct.

Mensen, planten en bacteriën hebben zuurstof nodig om in deze vorm te kunnen leven en energie op te wekken. De verwerking vindt plaats in de mitochondriën, waarbij de zuurstof in de ademhalingsketen dan weer water wordt. Enzymen breken op hun beurt stoffen in het organisme af door middel van oxygenatie.

Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden

De goede reactiviteit van zuurstof en zijn verbindingen kan echter ook leiden tot gevaarlijkere vernietiging van celstructuren. Hoewel mensen zuurstof nodig hebben om te ademen, is te veel zuurstof giftig en kan het in grote hoeveelheden zelfs leiden tot longschade gedurende een lange periode.

Het menselijk organisme functioneert met een zuurstofconcentratie van ongeveer 21 procent in de lucht. Rode bloedcellen vervoeren zuurstof van de longen naar de organen. Als dit te hoog is, zwellen de longblaasjes op en raken de wandcellen in de longen necrose, worden de pneumocyten beschadigd en worden eiwitmassa's op de binnenwand afgezet. Het resultaat is een sterk verminderde gasuitwisseling in de ademhaling en in de bloedbaan.

Evenzo kan een gasmengsel met verhoogde zuurstof het centrale zenuwstelsel beschadigen en symptomen van het centrale zenuwstelsel veroorzaken. We spreken van het Paul Bert-effect, dat zich kan uiten in oorgeluiden, duizeligheid, misselijkheid, braken, maar ook in ingrijpende toestanden zoals persoonlijkheidsveranderingen en mentale verwarring. Dit is een veel voorkomende bijwerking, vooral tijdens het duiken, zodat het zuurstofgehalte en de maximale duikdiepte in acht moeten worden genomen.

Ziekten en aandoeningen

De meeste organismen hebben beschermende enzymen zoals peroxidase en catalase om de zuurstof te ontgiften. Door de afbraak van zuurstof in het lichaam ontstaan ​​vrije radicalen die het mitochondriale DNA beschadigen en die kunnen worden tegengegaan door antioxidanten. Dergelijke worden ingenomen met het voedsel en zijn z. B. Vitaminen C, A en E, mineralen en sporenelementen.

Een onbalans tussen reducerende en oxiderende stoffen in de cellen leidt tot een verstoring van de lichaamseigen ontgiftingsfunctie en beschadigt de cel. Dit staat bekend als oxidatieve stress, wat weer leidt tot verouderingsprocessen.

Zuurstoftekort komt veel voor bij hart- en longaandoeningen. Dit heeft op zijn beurt schadelijke effecten op de slagaders en weefsels van alle vitale organen. Ook hier moet zuurstof worden toegediend en moet voor kunstmatige beademing worden gezorgd. Zuurstof dient ook voor het wondgenezingsproces zelf. Na een operatie kunnen wonden geïnfecteerd raken, waarbij de zuurstofspanning in het weefsel en de immuuncellen in het bloed een rol spelen, die vrije radicalen gebruiken om de bacteriën in het lichaam te bestrijden. In de meeste gevallen wordt na de anesthesie ook zuurstof toegevoerd om de kans op infectie te verkleinen.

Ziekten die verband houden met chronisch zuurstoftekort, vereisen langdurige zuurstoftherapie. Oorzaken kunnen zijn een vernauwing van de luchtwegen, longembolie, schade aan het longweefsel of ernstige hartafwijkingen.