Wieso liegt Sauerstoff im Weltraum nicht bevorzugt als O2 vor?

4 Antworten

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Bei der Entstehung der Erde ist der größte Teil des Wasserstoffs verloren gegangen, sonst läge alles maximal reduziert als Methan, Ammoniak, Wasser usw. vor, oder eben als Wasserstoff.

So war die Uratmosphäre eben nicht maximal reduzierend, sondern nur schwach reduzierend. Das gibt eine Spanne der möglichen Oxidationsstufen vor, für jedes Element, und für einige Elemente ist diese Spanne eben exakt Null.

Die Alkali-, Eralkalimetalle haben fest +1 bzw. +2, Bor und Aluminium +3, Phosphor +5, Sauerstoff -2, Chlor -1. OK, die Liste ist nicht vollständig.

Nur wenige Elemente sind variabel und kommen auch in relevanten Mengen vor: C von -4 bis +4, S von -2 bis +6, Eisen von +2 bis +3.

Nach Erfindung der Photosynthese 2.0 hat sich das Verhältnis bei diesen variablen Elementen verschoben, vom Methan zum Kohlendioxid, vom Sulfid zum Sulfat und von Eisen(II) zu Eisen(III). Naja bis auf die Unmengen fossiler Brennstoffe, denn irgendwo muss der Sauerstoff ja entnommen worden sein.

Danke auf jeden Fall für deine Antwort, auch, wenn ich nicht alles verstanden habe.

Kann man vielleicht aus der Perspektive des Sauerstoffs sagen, dass er in einer reduzierenden Umwelt bevorzugt mit Wasserstoff oder Kohlenstoff Bindungen ausbildet, um reduziert vorzuliegen? Das würde für mich Sinn machen. Ich kenne das Beispiel des Kohlenstoffs, der in einer oxidierenden Umwelt bevorzugt in seiner höchsten Oxidationsstufe CO2 (+4) vorliegt, weil das wohl das niedrigste Energieniveau für den Kohlenstoff darstellt. Der Sauerstoff hat in diesem Beispiel ja wie in H2O die Oxidationsstufe -2.

Kann es sein, dass das was mit diesem Humo/Lumo-Modell zu tun hat, in dem es darum geht, dass die Verbindungen dann am stabilsten sind, wenn das Energieniveau am geringsten ist? Ich kann mich daran nicht mehr so genau erinnern, aber ist molekularer Sauerstoff im Sinne von Humo/Lumo vielleicht einfach vom Energieniveau zu instabil, und reagiert deswegen gerne und schnell mit anderen Sachen? Kann man das so sagen?

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@Dobbediedob

Humo/Lomo ist viel zu kompliziert gedacht. Elementarer Sauerstoff oxidiert eben alles, was nicht bei Drei auf'm Baum ist. Und ich kann mir keine Umgebung vorstellen, wo nicht genug zum Oxidieren vorhanden ist. Eisen und Silizium sind sehr häufig. Silizium ist vollständig oxidiert, Eisen nicht. Wenn es bei der Entstehung der Erde mehr Sauerstoff gegeben hätte, häbe es eben mehr Eisenoxide etc. in Erdkruste und Erdmatel oder weniger metalisch im Erdkern.

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Und meinst du mit Photosynthese 2.0 die eukaryotische Photosynthese in Abgrenzung zu prokaryotischer Photosynthese in Cyanobakterien?

Soweit ich weiß, waren es nämlich die Cyanobakterien, die den Großteil des Eisen(II) in Eisen(III) oxidiert haben (siehe Bändereisenerze).

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@Dobbediedob

Es gibt Vorstufen der Photosynthese, bei denen es nur ein Photosystem gibt, und die Wasserstoff nur aus H₂S u.ä. gewinnen können, nicht aus H₂O, und die entsprechend als Abfallprodukt Schwefel erzeugen statt Sauerstoff.

Erst die Cyanobakterien haben dann das Photosystem II hervorgebracht, das Wasser spaltet. "Photosynthese 2.0" ist eben die 2, Ausbaustufe oder das 2. Photosystem. Hätte ich vielleicht erklären sollten.

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Weißt du also leider auch nicht? (:

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Weil Sauerstoff sehr bindungsfreudig ist und diese Reaktionsfähigkeit vor allem bei hohen Temperaturen (über 1000°C) zum Tragen kommt. In der frühzeitlichen Geschichte war unser Planet noch bei weitem heißer (2000-3000°C), weshalb der Sauerstoff praktisch sofort in Gesteinen und Wasser (gasförmig) gelöst wurde bzw. Verbindungen bildete. Bei der folgenden Kondensation blieb natürlich kaum freier Sauerstoff übrig, dafür umso mehr Wasser. Selbst das nicht so reaktionsfreudige Kohlendioxid hatte sich bei diesen Temperaturen besonders im Gestein gelöst. Über 90% des irdischen Kohlendioxids befindet sich heute im Gestein der Erdkruste und des Erdmantels. Beim Planeten Venus ist es übrigens genau anders herum - Was für ein Pech für sie ;) Ansonsten finden sich große Mengen an freiem Sauerstoff/O2 nur noch in Gasriesen und Sternen mit fortgeschrittenen Fusionsprozessen.

Im Innern von Sternen werden sich kaum Moleküle bilden.

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@ThomasJNewton

Nicht ganz, teilweise tun sie das nämlich sehr wohl. Bei kleineren Sternen ist der Druck, wie wir heute wissen, nicht ausreichend um Verbindungen reaktionsfreudiger Elemente vollständig zu unterdrücken. Eine wichtige Rolle spielt hierbei der sogenannte Tunneleffekt (nicht zu verwechseln mit der Begünstigung von Kernfusion), aber das ist ein anderes Thema betreffend Quantenmechanik.

Nichts desto trotz habe ich mich eigentlich mit O2 auf Gasriesen bezogen und mit Sauerstoff, also O, auf Sterne (speziell oberhalb der Hauptreihe). Bitte verzeih, falls ich den Absatz für Laien etwas verwirrend formuliert habe. Ich hätte "O2 bzw. O" schreiben sollen.

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Weil erst mal alles Eisen oxidiert wurde.

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Gro%C3%9Fe_Sauerstoffkatastrophe

Das ist schon klar. Aber der Sauerstoff kam ja offenbar zu großen Teilen in Form von H2O auf die Erde, und nicht in Form von O2. Die Frage ist also eher warum er in der Zeit der Protoplanetaren Scheibe lieber als Wasser undd nicht milekular vorlaag

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@Dobbediedob

Aus wikipedia "Sauerstoff":

"Die Menge des relativ reaktionsfreudigen elementaren Sauerstoffs bleibt auf Dauer nur konstant, weil Sauerstoff produzierende Pflanzen so viel nachliefern, wie von aerob atmenden Lebewesen sowie durch andere Verbrennungsprozesse wieder verbraucht wird. Ohne diesen biologischen Kreislauf würde Sauerstoff nur in Verbindungen vorkommen, elementarer Sauerstoff existiert also in einem Fließgleichgewicht."

Also: Nur ohne Reaktionspartner wie im Vakuum des Weltraums oder in heißen Sternen (kinetische Energie bzw. Ionisation) kommt element. S. vor.

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Sauerstoff ist sehr reaktionsfreudig er reagiert gerne mit anderen Stoffen-

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