Sauerstoffkreislauf

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In diesem Video wird der Sauerstoffkreislauf erklärt.

Wie funktioniert der Sauerstoffkreislauf? Woher kommt Sauerstoff, wer verbraucht ihn und woher kommt der Nachschub? Das alles in Stoffkreisläufe Teil 4 :)

In unserer Luft befindet sich 21,% Sauerstoff, der als 0²-Molekül elementar vorliegt. Es ist damit nach Eisen das zweihäufigste Element der Erde.
Es kann aber auch in der Erde diffundieren, denn sonst könnten Fische über ihre Kiemen nicht atmen.

Anorganische Verbindungen

energiearm

$\underset{\text{Wasser}}{\ce{H2O}} $

$ \underset{\text{Kohlenstoffdioxid}}{\ce{CO2}} $

Außerdem in Erdkruste und -mantel findet man Sauerstoff vorrätig in Form von Silikat und Oxide (Mineralien).
Oxide bildet Sauerstoff gerne, weil er immer 2 Elektronen mehr will als er hat, um seine Außenschale voll zu machen.

$\underset{\text{Eisen}}{\ce{2Fe}} + \underset{\text{Sauerstoff}}{\ce{O2}} \ce{->} \underset{\text{Eisen(II)-Oxid}}{\ce{2FE}} $

Organische Verbindungen

energiereich

Außerdem kommt Sauerstoff in folgende organischen Verbindungen vor:

Kohlenhydrate (Zucker)
Fette
Proteine
DNA/RNA

-OH Alkoholgruppe
-CHO Ketogruppe
ROR' Ether
RC(=O)R' Aldehyde
RCOOR' Ester
-COOH Carbonsäuregruppen

Sauerstofferzeugende Prozesse

Photosynthese

$\underset{\text{Kohlenstoff}}{\ce{6CO2}}\ce{+} \underset{\text{Wasser}}{\ce{6H2O}}\ce{->} \underset{\text{Glucose}}{\ce{C6H12O6}} \ce{+} \underset{\text{Sauerstoff}}{\ce{6O2}} $

anorganisch oxidiert energiearm → organisch, reduziert energiereich

Er wird in energiereichere Verbindungen gesteckt, die für Lebewesen wichtig sind. Er wird als 0² frei. Vor allem Pflanzen und Phytoplankton der Meere betreiben Photosynthese.
Phytoplankton ist ein Überbegriff für kleinste Organismen, die im Wasser leben und photosynthetisch aktiv sind.
Phytoplankton kann zu

Pflanzen
- Algen
Bakterien
- Cyanobakterien

Phytoplankton ist für 50% unserer Sauerstoffproduktion zuständig. Da variieren die Angaben allerdings.

Ozon

Ozon ist am meisten durch die Ozonschicht bekannt, die uns vor massiver UV-Strahlung schützt.

$\underset{\text{Sauerstoff}}{\ce{3O2}}\ce{->} \underset{\text{Ozon}}{\ce{2O3}}$

Es entsteht Ozon.

$\underset{\text{Ozon}}{\ce{O3}}\ce{+} \underset{\text{Stickstoffmonoxid}}{\ce{NO}}\ce{->} \underset{\text{Stickstoffdioxid}}{\ce{NO2}} \ce{+} \underset{\text{Sauerstoff}}{\ce{O2}} $

Ozon wird durch energiereiches Licht aufgespalten. Der Sauerstoff wieder frei.Dabei wird die energiereiche UV-Strahlung abgeschwächt, weshalb diese Schicht als Schutz funktioniert.

Der Ozon-Sauerstoff-Zyklus, auch Chapman-Zyklus, ist ein Vorgang, welcher Ozon immer wieder in der Ozonschicht erneuert, Die Ultraviolettstrahlung wird dabei in Wärmenergie umgewandelt.

$\underset{\text{Wasser}}{\ce{H2O}}{\ce{ ->C[UV-Strahlung]}} \underset{\text{Wasserstoff}}{\ce{H}} + \underset{\text{Sauerstoff}}{\ce{O2}}$

$\underset{\text{Lachgas}}{\ce{N2O}}{\ce{ ->C[UV-Strahlung]}} \underset{\text{Stickstoff}}{\ce{N}} + \underset{\text{Sauerstoff}}{\ce{O2}}$

Wasser und Lachgas können auch durch die energiereiche UV-Strahlung aufgestalten werden. Die dann freien Wasserstoff und Stickstoff Atome reagieren mit anderen Verbindungen bzw. sie entweichen in den Weltraum. So entsteht wieder als Nebenprodukt Sauerstoff.

Sauerstoffverbrauchende Prozesse

Atmung

$\underset{\text{Glucose}}{\ce{C6H12O6}} \ce{+} \underset{\text{Sauerstoff}}{\ce{6O2}} \ce{->} \underset{\text{Kohlenstoff}}{\ce{6CO2}}\ce{+} \underset{\text{Wasser}}{\ce{6H2O}} $

Am Land sind Menschen und Tiere die Verbraucher. Da wir beim Atmen Sauerstoff aufnehmen und geben Kohlenstoffdioxid, also CO² und Wasser wieder ab. Außerdem zählen auch die Pflanzen ein Stück weit zu den Sauerstoffverbrauchern, weil die nachts ohne Licht keine Photosynthese betreiben können. Pflanzen atmen auch nachts. Außerdem bauen Pflanzen während der Photosynthese auch einen Teil des Sauerstoffs aus den anorganischen Verbindungen Wasser und CO² in eine organsiche Verbindung ein, nämlich die Glukose.
Glucose ist wieder der Ausgangspunkt für alle möglichen Bausteine aller lebenden Organismen. Deshalb ist Sauestoff als organischer Grundbaustein in den meisten organischen Molekülen mit enthalten, aus denen Lebewesen entsthen.

Daran sieht man, dass der Sauerstoff- und Kohlenstoffkreis sind sehr eng miteinander verbunden, weil beide Elemente in denselben Verbindungen vorkommen.

Landkreislauf

Bei der Verwesung wird Sauerstoff benötigt.
Destruenten wie Bakterien,Würmer und Pilzen, die die tote Biomasse abbauen bzw. verwerten, da sie atmen müssen. Die Biomasse besteht nämlich nicht nur aus Kohlenstoff, sondern auch aus dem Grundbaustein Sauerstoff.

Wasserkreislauf

Hier gilt das gleiche, wie im Landkreislauf für Tiere. Destruenten und Pflanzen (hauptsächlich Phytoplankton) zersetzen verweste Tiere und Pflanzen.

Lithosphäre

Das ist die äußerste Schicht der Erde. Bei chemische Verwitterung, also Lösung von Gesteinen und Oberflächenreaktionen wird Sauerstoff benötigt.Das beste Besipiel dafür ist Eisenoxid, was man unter den Namen Rost besser kennt.Dies ist kein Kreislauf, aber es hat sich ein Gleichgewicht von Erzeugern und Verbrauchern eingependelt.Der Sauerstoffgehalt bleibt dabei in der Theorie auf einem konstanten Level.

Das am Ende des Videos verlinkte Video: Zellatmung Basic