Mand med iltmaske

Zuurstof: Wat is zuurstof – en kun je er te veel van krijgen?

Je bent constant omringd door zuurstof, en je cellen verbranden het element 24 uur per dag. Maar wat weet je eigenlijk over dit cruciale gas?

Je bent constant omringd door zuurstof, en je cellen verbranden het element 24 uur per dag. Maar wat weet je eigenlijk over dit cruciale gas?

Shutterstock

Wat is zuurstof?

Zuurstof is het op twee na meest voorkomende element in het heelal, na waterstof en helium. Het is element nummer acht in het periodiek systeem, dus het heeft acht protonen in zijn kern en een wolk van acht elektronen eromheen.

Met ‘zuurstof’ bedoelen we meestal niet het element zelf, maar het zuurstofmolecuul O2 – een kleur- en reukloos gas.

O2 bestaat uit twee gebonden zuurstofatomen. Bijna alle zuurstof in de atmosfeer heeft die vorm, die nodig is voor al het hogere leven.

Drie zuurstofatomen kunnen echter ook O3 – ozon – vormen. Bij de aardbodem is ozon een giftig broeikasgas, maar hoger in de atmosfeer vormt ozon de ozonlaag, die de kankerverwekkende ultraviolette zonnestraling tegenhoudt.

© Shutterstock

Het zuurstofatoom bestaat uit 8 protonen in de kern met 8 elektronen eromheen. Daarom heeft het element atoomnummer 8 in het periodiek systeem.

Waar gebruiken cellen zuurstof voor?

Geavanceerd, meercellig leven heeft zuurstof nodig om te overleven, omdat zuurstof centraal staat bij de productie van energie door cellen. Dit gebeurt in de mitochondriën, de ‘energiecentrales van de cellen’, die de stof adenosinetrifosfaat (ATP) produceren.

De vorming van ATP uit glucose verloopt in enkele stappen die zuurstof verbruiken. Zo neemt onder meer de stof pyruvaat zuurstof op.

Glucose kan ook zonder zuurstof worden afgebroken, maar met zuurstof is het proces 13 keer zo efficiënt.

Daarmee is zuurstof onmisbaar voor grote organismen, van regenwormen en mensen tot dinosauriërs.

Mitokondrie

Mitokondrierne kaldes også cellenernes kraftværk. Her bruges ilt til at brænde sukkerstoffet glukose af, så energimolekylet ATP opstår.

© Shutterstock

Hoeveel zuurstof zit er in de lucht?

Droge atmosferische lucht bevat 20,95 procent zuurstof. Als de lucht vochtig is, daalt het percentage omdat een deel van de ruimte in beslag wordt genomen door waterdamp.

De hoeveelheid zuurstof varieert in de geschiedenis van de aarde. De eerste 2 miljard jaar bevatte de lucht geen zuurstof, maar circa 2,4 miljard jaar geleden begon de hoeveelheid langzaam toe te nemen.

Na het ontstaan van meercellig leven op aarde, zo’n 540 miljoen jaar geleden, schommelde het zuurstofgehalte van de atmosfeer tussen de 15 en wel 35 procent.

De hoogste zuurstofconcentratie deed zich voor tijdens het carboon, waardoor er reuzeninsecten konden ontstaan, zoals libellen met een spanwijdte van 70 centimeter.

Jordens atmosfære

Jordens atmosfære består af knap 21 procent ilt, godt 78 procent kvælstof, 0,038 procent kuldioxid og 0,93 procent argon.

© Shuttterstock

Hoeveel zuurstof verbruikt een mens?

Gemiddeld ademen we 16 keer per minuut als we matig actief zijn, maar bijvoorbeeld niet hardlopen. Via de ademhaling krijgt een volwassen mens circa 500 liter of 0,7 kilo zuivere zuurstof per dag binnen.

We gebruiken lang niet alle zuurstof die we in onze longen krijgen. Ingeademde lucht bevat 20 tot 21 procent zuurstof, terwijl dat bij uitademing circa 15 procent is.

In het lichaam wordt zuurstof ook niet gelijkmatig verdeeld. Je hersenen, die slechts 2 procent van je lichaamsgewicht uitmaken, gebruiken maar liefst 20 procent van de zuurstof om aan hun enorme energiebehoefte te voldoen.

udånding ses som damp

Vi indånder ca. 2000 liter ilt om dagen, men forbruger kun omkring en fjerdedel af gassen. Derfor er der ca. 15 procent ilt i vores udåndingsluft.

© Shutterstock

Wat gebeurt er als je te veel zuurstof krijgt?

Een overdosis zuurstof is op zich onschadelijk, maar als je langer dan 24 uur aan hoge zuurstofconcentraties wordt blootgesteld, kan dit onder meer je longcellen beschadigen.

Zuivere zuurstof, dus lucht die 100 procent zuurstof bevat, wordt in ziekenhuizen gebruikt voor de behandeling van patiënten met rookvergiftiging of een hartstilstand.

De Apollo-astronauten ademden hun hele maanreis lang zuivere zuurstof in, maar bij een lagere luchtdruk dan op grondniveau.

Niet het percentage zuurstof in de lucht beschadigt namelijk de cellen, maar de zogeheten partiële druk, die aangeeft hoeveel druk zuurstof op het longweefsel uitoefent.

Iltmaske

Ved røgforgiftning eller hjertestop får patienter ren ilt for at puste ekstra liv i cellerne.

© Shutterstock

Hoe komt zuurstof in het water?

Zuurstof in zee is deels afkomstig van uitwisseling met de atmosfeer en deels van fotosynthese door groene algen en andere organismen, die samen evenveel zuurstof leveren als landplanten.

De oceanen hebben een zeer stabiele gelaagdheid, dus de watermassa’s wisselen weinig uit.

Zuurstof uit de bovenste lagen bereikt daardoor niet de diepzee, die haar zuurstof betrekt van de wereldwijde oceaancirculatie. Daarbij zinkt zuurstofrijk oppervlaktewater in enkele gebieden tot een paar kilometer diepte, waarna het zich verspreidt. Dit gebeurt bijvoorbeeld in de zee tussen IJsland, Groenland en de Faeröer.

Het bodemwater van andere zeegebieden, zoals de noordelijke Indische Oceaan, is daarentegen vrijwel zuurstofloos.

Grønne alger

Ifølge forskernes beregninger stammer 50-80 procent af Jordens iltproduktion fra plankton, tang og vandlevende bakterier.

© Shutterstock

Veroorzaakt zuurstof duikersziekte?

Niet zuurstof maar stikstof vormt bellen in het bloed, wat duikersziekte veroorzaakt als je te snel opstijgt na een diepe duik. De bellen kunnen de aderen verstoppen en in het ergste geval de dood veroorzaken.

Om duikersziekte te behandelen moet de duiker snel weer onder druk worden gebracht, meestal in een druktank, om de stikstofbelletjes te laten oplossen. Vaak krijgt de duiker lucht met extra zuurstof toegediend.

Duikersziekte door zuurstofbellen zou kunnen voorkomen bij marineduikers die een extra hoog percentage zuurstof in hun luchttanks hebben. Het lichaam verbruikt echter zo snel zuurstof dat dit in de praktijk geen gevaar oplevert.

Dykker under vand

Dykkersyge skyldes kvælstofbobler i blodet og ikke iltforgiftning.

© Shutterstock