12.6:
Physikalische Eigenschaften, die die Löslichkeit beeinflussen
Lösungen von Gasen in Flüssigkeiten
Wie bei jeder Lösung wird die Löslichkeit eines Gases in einer Flüssigkeit durch die anziehenden intermolekularen Kräfte zwischen gelösten und Lösungsmittelspezies beeinflusst. Im Gegensatz zu festen und flüssigen gelösten Stoffen gibt es jedoch keine intermolekulare Anziehungskraft zwischen gelösten Stoffen, wenn sich ein gasförmiger gelöster Stoff in einem flüssigen Lösungsmittel auflöst, da die Atome oder Moleküle, aus denen ein Gas besteht, weit voneinander entfernt sind und vernachlässigbare Wechselwirkungen erfahren. Folglich sind die Wechselwirkungen zwischen gelöstem Stoff und Lösungsmittel der einzige energetische Faktor, der die Löslichkeit beeinflusst. Zum Beispiel ist die Wasserlöslichkeit von Sauerstoff etwa dreimal so groß wie die von Helium (es gibt größere Dispersionskräfte zwischen Wasser und den größeren Sauerstoffmolekülen), aber 100-mal geringer als die Löslichkeit von ChlormethanCHCl 3 (polare Chlormethanmoleküle erfahren eine Dipol-Dipol-Anziehungskraft auf polare Wassermoleküle). Beachten Sie ebenso, dass die Löslichkeit von Sauerstoff in Hexan, C6H14, etwa 20-mal höher ist als in Wasser, da zwischen Sauerstoff und den größeren Hexanmolekülen größere Dispersionskräfte bestehen.
Die Temperatur ist ein weiterer Faktor, der die Löslichkeit beeinflusst, wobei die Löslichkeit von Gasen in der Regel mit steigender Temperatur abnimmt. Diese umgekehrte Beziehung zwischen Temperatur und Konzentration gelöster Gase ist für eine der größten Auswirkungen der thermischen Verschmutzung natürlicher Gewässer verantwortlich.
Die Löslichkeit eines gasförmigen gelösten Stoffes wird auch durch den Partialdruck des gelösten Stoffes in dem Gas beeinflusst, dem die Lösung ausgesetzt ist. Die Gaslöslichkeit nimmt mit zunehmendem Druck des Gases zu.
Bei vielen gasförmigen gelösten Stoffen ist das Verhältnis zwischen der Löslichkeit (S-Gas) und dem Partialdruck (P-Gas) proportional
:wobei kH eine Proportionalitätskonstante ist, die von der Identität des gasförmigen gelösten Stoffes und des Lösungsmittels sowie von der Lösungstemperatur abhängt. Dies ist eine mathematische Aussage des Henryschen Gesetzes: Die Menge eines idealen Gases, die sich in einem bestimmten Flüssigkeitsvolumen auflöst, ist direkt proportional zum Druck des Gases.
Dieser Text wurde übernommen von Openstax, Chemie 2e, Abschnitt 11.3: Löslichkeit.
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