Warum trennen sich Sauerstoff und Stickstoff in der Atmosphäre nicht?

Müssten die beiden sich nicht wegen der verschiedenen Dichten separieren?

Thx

Answer 1

[muckel3302]

Weil Gase (im Gegensatz zu Flüssigkeiten oder Feststoffen) eine sehr hohe Eigendynamik haben, also die Gastteilchen haben eine sehr hohe Eigenbewegung und neigen zu entweichen, nur die Erdgravitation verhindert ein Entweichen ins All. Diese Eigendynamik der Gase ist abhängig von Druck, Temperatur, Molekülmasse (je kleiner, desto dynamischer ist ein Gasteilchen) usw. Je höher die Temperatur z.B. ist, desto höher ist die Eigendynamik und in der Atmosphäre gibt es erhebliche Temperaturschwakungen, wodurch auch die Windbewegungen entstehen, die dann auch eine Durchmischung der Gase zusätzlich begünstigen. Die Dichte dieser beiden Gase ist fast identisch, auch die Molekülmasse ist fast identisch, aus physikalischer Sicht verhalten sich beide Gase ähnlich. Letztlich ist es auch sehr gut für uns das sich beide Gase nicht trennen, denn der reaktionsträge Stickstoff puffert quasi die Wirkung des sehr reaktiven Sauerstoffs ab. Ansonsten würde eingeatmeter Sauerstoff die Zellen nach und nach zerstören.

Answer 2

[Franz1957]

Sie entmischen sich, aber erst ab einer Höhe, in der sie nicht mehr durch Strömungen durcheinandergerührt werden.

https://de.wikipedia.org/wiki/Homosph%C3%A4re_und_Heterosph%C3%A4re

(Was die Separierung verursacht, sind allerdings die verschiedenen Teilchenmassen. Von unterschiedlicher Dichte kann ja nur dort die Rede sein, wo Stoffe gar nicht vermischt sind.)

Answer 3

[indiachinacook]

Ergänzend zur sehr guten Antwort des mistelschneidenden Druiden: Selbst in einem strömungsfreien Gefäß einheitlicher Temperatur wäre die Entmischung nur eine teil­weise, und nicht mal eine sehr merkliche.

Denn der Masseunterschied von Sauerstoff- und Stickstoffolekülen ist gering (12%), und Gravitation ist eine schwache Kraft. Umgekehrt ist der Entropiegewinn durch die Vermischung sehr groß, daher gewinnt die Entropie fast vollständig, um im Gleich­gewicht hätte man nur eine geringe Anreicherung des O₂ am Boden und des N₂ in der oberen Schicht. Allerdings steigt der Effekt mit der Höhendifferenz; Du kriegst also mehr Anreicherung, wenn Du Dein Gefäß sehr hoch machen kannst. Dann wird es aber zunehmend schwierig, die Temperatur im ganzen Volumen einheitlich zu machen.

Woher ich das weiß: Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik

Answer 4

[Miraculix84]

Theoretisch ja. Aber die Moleküle werden zu stark und zu stetig durchmischt:

• durch die "Brown'sche Teilchenbewegung"
• durch jeden, der Luftmassen bewegt: Du, ich, unser Dackel,...
• durch Thermik und Wind.

In großer Höhe, wo es weder Dackel noch Wind gibt, sind diese Effekte zu beobachten. :)

LG
MCX