Warum ist CO2 in Wasser bei höher Temperatur kaum löslich?

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3 Antworten

Letztlich ist es ein Gleichgewicht zwischen Gas (im Gasgemisch über dem Wasser) und dem (im Wasser) gelösten Gas.

Wenn immer gleich viele Gasteilchen das Wasser verlassen und in das Wasser eindringen, ist das Gleichgewicht erreicht.
Ansonsten stellt es sich mit der Zeit ein, weil bis dahin eine der beiden Richtungen überwiegt.

Die Lage des Gleichgewichts (also die Löslichkeit bei gegebener Gaskonzentration!) hängt wie auch das bei chemischen Reaktionen von 2 Faktoren ab, der Energie und der Entropie.

Energie wird frei, wenn sich Gase in Wasser lösen, wenn auch nicht unbedingt viel.
Im Fall von Stickstoff und Sauerstoff wirken zum Wasser nur die schwachen Van-der-Waals-Kräfte, daher sind diese in Wasser auch schlecht löslich.
Kohlendioxid ist zwar kein Dipol, aber in sich schon ein kleines Bisschen polar.
Daher ist es deutlich besser in Wasser löslich, wenn auch nicht wirklich gut.
Ammoniak bildet dagegen mit Wasser Wasserstoffbrück aus, daher ist es sehr gut löslich, 541 g/l.
Und bevor du nachfragst, in Gasen kann man erst mal davon ausgehen, dass zwischen den Teilchen keinerlei Kräfte wirken.

Entropie kann man mit Wahrscheinlichkeit oder Unordnung beschreiben, oder mit kompliziertem Kram, den keiner versteht.
Deshalb trocknet deine Wäsche, obwohl es Energie kostet, und sich feuchte Wäsche daher kalt oder "klamm" anfühlt.
Weil es eben unwahrscheinlich ist, dass das ganze Wasser in der Wäsche ist, und nicht irgendwo im Raum (oder auf der Erde, wenn du das Lüften nicht vergisst).
Genau so unwahrscheinlich ist es, dass sich Gas gerade in dem Bisschen Flüssigkeit befindet, und nicht irgendwo.

Diese 2 Faktoren wirken gegensätzlich, ginge es nach der Energie, wären alle Gase gelöst, ginge es nach der Entropie, würden sie sich gar nicht lösen.

Die Sache ist nur die, dass die Energie (also die Bindungsenergie der Lösung) kaum von der Temperatur abhängt.
Der Einfluss der Entropie hängt dagegen stark von der Temperatur ab, er wächst.
Kann man sich auch irgendwie anschaulich machen. Wenn die Teilchen genug Energie haben, um die Anziehungskraft auszugleichen, interessiert die Anziehungskraft nicht mehr so sehr.

Energie und Entropie kann man also - zusammen mit der Temperatur - zu einem Wert verrechen, der sich "Freie Energie" oder "Gibbs-Energie" nennt.
Wenn du der Chemie treu bleibst, werden dir diese Begriffe irgendwann wieder begegnen.

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Das liegt daran, dass die entstehende Kohlensäure bei höherer Temperatur in Wasser und Kohlenstoffdioxid zerfällt. Das bedeutet, du kannst Kohlenstoffdioxid zwar in Wasser einleiten, doch da die entsprechende Säure nicht beständig ist, lässt sich das Gas kaum lösen.

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Kommentar von ThomasJNewton
13.10.2016, 19:23

Die Säure ist so oder so nicht beständig, liegt vielleicht zu 1 % im Gleichgewicht mit Kohlendioxid und Wasser vor.

Und danach war ja auch gar nicht gefragt, sondern nach der (physikalischen) Löslichkeit von Kohlendioxid-Gas!

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