Even diep inademen – zuurstof!

 

Zonder zuurstof geen speeldekwis. Maar zonder zuurstof ook geen leven geen mensen. Goeie reden om eens nader naar dit element te kijken.

We beginnen met een gemakkelijke vraag: wat is het atoomnummer van zuurstof?

Correct! Wrong!

Zuurstof is het achtste element in het periodieke systeem. De meeste zuurstofkernen hebben ook 8 neutronen waardoor zuurstof 16 met meest voorkomende isotoop is. Echter zuurstof 17 en zuurstof 18 zijn ook stabiel.

In welke eeuw werd zuurstof ontdekt?

Correct! Wrong!

Ondanks het belang voor leven en bijvoorbeeld vuur werd zuurstof pas in 1771 ontdekt als element. Het was Carl Scheele die zuurstof ontdekte. Zes jaar later gaf Antoine Lavoisier het element zijn naam.

Zuurstof kent drie allotropen (moleculaire verschijningsvormen). Welke van onderstaande is GEEN in de natuur voorkomend zuurstof molecuul?

Correct! Wrong!

Dizuurstof is de normale stabiele vorm van zuurstof zoals die in de atmosfeer voorkomt. Tri-zuurstof is beter bekend als ozon. Dit is een zeer reactief molecuul. Tetra-zuurstof komt in kleine hoeveelheden voor in vast zuurstof. De acht atomige ring is de hoofdvorm van zwavel en die bestaat niet voor zuurstof.

Hoeveel procent van het menselijk lichaam (uitgedrukt in massa-%) bestaat uit zuurstof?

Correct! Wrong!

Ongeveer twee-derde van een mens is zuurstof. Dit zou geen verrassing moeten zijn as je weet dat ons lichaam voor ongeveer 60% uit water bestaat en acht-negende van water weer zuurstof is. Daar komt fan nog de zuurstof bij van de organische moleculen en de zuurstof die deel uitmaakt van de calciumcarbonaat in onze botten.

De korst van de Aarde bestaat voor bijna de helft uit zuurstof. In welke vorm komt dit zuurstof voornamelijk voor?

Correct! Wrong!

Bijna alle metalen en metaalachtigen komen als oxide voor in de korst van de Aarde. De meest voorkomende van deze oxides is siliciumoxide dat goed is voor bijna de helft van alle oxides. Zuiver kristallijn siliciumoxide kennen we als kwarts maar het komt ook voor in graniet en uiteraard in zand. Maar we kennen ook aluminiumoxide dat in de vorm van bauxiet in grote hoeveelheden voorkomt. Maar ook saffieren en robijnen zijn vormen van oxides.

In chemische reacties heeft zuurstof meestal de valentie -2 waardoor het twee elektronen accepteert. Het resultaat van een dergelijke reactie wordt een oxide genoemd maar er is één element waarmee zuurstof naar de valentie +2 kan reageren. Welk element is dit?

Correct! Wrong!

Zuurstof is het op één na meest elektronegatieve element (alhoewel chloor in de buurt komt). Fluor is het meest elektronegatieve element en daarom kan het dus met zuurstof reageren tot OF2. Hierin heeft zuurstof een valentie van +2.

Als we zuurstof nodig hebben voor bijvoorbeeld industriële toepassingen hoe maken we dit dan meestal?

Correct! Wrong!

In een laboratoriumomgeving is elektrolyse van water een goede manier om een beetje zuurstof te genereren maar als je dat op een economisch rendabele manier wil doen dan kan je dat het beste doen door lucht af te koelen toe -180° en het dan bij deze lage temperatuur te destilleren zoals ook met alcohol gebeurt. Soms wordt het destillatieproces onder hogere drukken uitgevoerd daardoor volstaan kan worden met een hogere temperatuur en waarbij de zuurstof al direct onder druk staat voor transport.

Redox reacties zijn een belangrijke groep van chemische reacties. De reactie bestaat uit een REDuctie en een OXidatie. Welke van onderstaande beweringen over redox reacties is CORRECT?

Correct! Wrong!

Vroeger betekende het woord oxidatie dat er altijd een reactie met zuurstof plaatsvond en betekende een reductie het verwijderen van zuurstof. Echter tegenwoordig is dit niet meer correct: oxidatie is de verwijdering van elektronen van een element waarbij het naar een hogere valentie of oxidatietoestand wordt gebracht en reductie is het toevoegen van elektronen waarbij de oxidatietoestand wordt verlaagd. De reactie tussen koperchloride en elementair ijzer (in een geschikt zuurstofvrij oplosmiddel zoals ammonia) zal leiden tot ijzerchloride en koper. Het ijzer is geoxideerd terwijl het koper is gereduceerd.

De elektronenschilconfiguratie van zuurstof is 1s2 2s2p4. Twee van deze elektronen zijn niet gepaard en bepalen daarmee de reactiviteit van zuurstof. Welke twee zijn dit?

Correct! Wrong!

Om deze vraag te kunnen beantwoorden kijken we het beste naar de meest nabije edelgasconfiguratie en dat is neon met 1s2, 2s2p6. Zuurstof mist twee 2p elektronen vergeleken met deze configuratie.

Waarom is zuurstof, vertaald uit het Grieks, eigenlijk een verkeerde naam?

Correct! Wrong!

Oorspronkelijk werd gedacht dat zuurstof de belangrijkste component van alle zuren was. Dit is echter niet juist want er zijn ook veel zuren waar geen zuurstof in voorkomt zoals bijvoorbeeld zoutzuur (HCl). Het element waterstof komt (volgens de definitie van Bronsted) in alle zuren voor. De overige drie antwoorden impliceren een verkeerde betekenis van het woord maar de beweringen zijn wel juist: je kan brandbaar materiaal verbranden in een atmosfeer die bestaat uit zuiver fluor en chloor. De 21% zijn ongeveer juist en er zijn veel bacteriën die zonder zuurstof kunnen leven alhoewel ze nog steeds zuurstof in gebonden vorm in hun cellen hebben.