Frage von DieterSchade, 52

Wie kann ein Magnetfeld die Löslichkeit von CO2 in (Meer)Wasser vergrößern?

Hier behaupten die Autoren,

https://epub.ub.uni-muenchen.de/18950/

dass sich die Löslichkeit von CO2 in Salzwasser (nicht jedoch in Aqua dest.) durch ein Magnetfeld drastisch beeinflussen lässt. Ich kann das eigentlich gar nicht glauben. Was für einen Mechanismus könnte es für dieses Phänomen (sofern tatsächlich vorhanden) geben?

Antwort
von DieterSchade, 25

Hier ein Link zu dem Artikel

https://www.researchgate.net/profile/Alexander_Pazur/publication/248815363_Magne...

Expertenantwort
von TomRichter, Community-Experte für Chemie & Physik, 28

Denkbar sind solche Effekte schon - schließlich übt ein Magnetfeld eine Kraft auf bewegte Ladung aus, bei einem bewegten Dipolmolekül (strömendes Wasser) ergibt diese Kraft eine bevorzugte Ausrichtung.

Die zitierte Arbeit stammt aus einer geologischen Fachzeitschrift, da kenne ich mcih als Chemiker nicht aus. Der beschriebene Versuch scheint mir allerdings recht suspekt. Weder ist mir klar, wieso sich überhaupt Gasblasen bilden sollen, wenn zuvor entgastes (wie? Diese Antwort bleibt die Arbeit schuldig) Meerwasser in Kontakt mit Luft bzw. mit einem CO2/Luft-Gemisch kommt.

Noch kann ich nachvollziehen, wieso die Größe oder Anzahl dieser Blasen ein Maß für die Löslichkeit des Gases sein sollen. In Chemie und Physik ist dies jedenfalls nicht der übliche Weg, die Löslichkeit eines Gases zu bestimmen.

Kommentar von DieterSchade ,

 Die Bildung der Gasblasen beruht wohl auf irreversiblen Effekten im Versuchsaufbau. In der Versuchsbeschreibung heißt es: "An electronically controlled pipette was periodically pumped up and down to induce a vertical flow in the solution (0–5 mm/s)."

Wenn man also das Gas durch die Lösung blubbern lässt und die Gasblasen schnell verschwinden, dann sollte der Effekt des Verschwindens in positiver Korrelation zur Löslichkeit des Gases stehen. D.h. in einer gesättigten Lösung sind die Gasblasen 5cm unter der Oberfläche in Größe und Menge so wie unmittelbar unter der Oberfläche. Aber wenn das Gas bei seinem Aufstieg gelöst wird, dann verringert sich natürlich die Größe der Blasen. 

Aber ich habe prinzipielle Bedenken. Ich meine, eine MF-abhängige Löslichkeit von CO2 in H2O verstößt gegen den 2. Hauptsatz der Thermodynamik, andernfalls wäre es leicht ein PM 2. Art zu konstruieren. 

Nehmen wir ein geschlossenes U-Rohr, halb gefüllt mit Salzwasser und eine überständige CO2-Atmosphäre. Auf die eine Oberfläche des Salzwasser wirkt ein Magnetfeld ein. Wenn sich jetzt dort nach Voraussetzung mehr CO2 löst als an der anderen Oberfläche, dann ist dort der Partialdruck des Wassers geringer als an der anderen Oberfläche. Es findet Druckausgleich statt, d.h. es wandern in der Gasphase ständig Wassermoleküle von der Oberfläche ohne Magnetfeld zur Oberfläche mit Magnetfeld und kondensieren dort. In der flüssigen Phase wandern sie zurück zur Oberfläche ohne Magnetfeld. 

Und wenn wir anstatt des H2O einfach NH3 nehmen, dann hätten wir ein fettes, leistungsfähiges PM 2. Art. Und ich bin wirklich der erste der auf diese Idee gekommen ist?! Kann ich nicht glauben. Da glaube ich eher dass die Voraussetzung nicht gestimmt hat: D.h. ein Magnetfeld hat keine Auswirkung auf die Löslichkeit eines Gases. 

Kommentar von TomRichter ,

> In der Versuchsbeschreibung heißt es:

Stimmt. In der Versuchsbeschreibung zu "2.1. Magnetic Field Effects on Viscosity".

In der Versuchsbeschreibung zu "2.2. Magnetic Field Effects on Gas Exchange Between Air and Seawater" dagegen:

the solution was not agitated in this experiment [...] the surface of the water container was allowed to exchange gas with the environment

Also eindeutig nichts von "Gas durchblubbern".

Das perpetuum mobile wäre kein Problem, falls bei dem Versuch Energie aus dem Magnetfeld entnommen wird.

Kommentar von DieterSchade ,

Klassisch würde ein Physiker argumentieren, dass das elektrochemische Potential des Wassers in der Gasphase konstant sein muss. Also muss auch das elektrochemische Potential des Wassers in  flüssigen Phase unabhängig vom Magnetfeld sein. Also muss auch das elektrochemische Potential des CO2 in der flüssigen Phase unabhängig vom Magnetfeld sein. Also muss auch die Löslichkeit von CO2 unabhängig vom Magnetfeld sein.

Wie gezeigt wäre ansonsten ein richtig leistungsstarkes Perpetuum mobile 2. Art möglich. 

Das perpetuum mobile wäre kein Problem, falls bei dem Versuch Energie aus dem Magnetfeld entnommen wird.

Aber wie sollte das gehen,  dass man moderne Permanentmagnete dadurch schwächen würde? CO2 löst sich als H2CO3, HCO3- und CO3--, wir haben also noch nicht einmal eine paramagnetische Komponente, und selbst wenn, die Permanentmagnete sind für die nächsten Millionen Jahre stabil, sofern sie keinen extremen Bedingungen ausgesetzt werden.

Es kann nur sein, dass die oben zitierte Arbeitsgruppe absoluten Mist gemessen hat, oder dass ich ein tolles Perpetuum mobile 2. Art erfunden habe. Tertium non datur. 

Kommentar von TomRichter ,

Über dieses Problem werde ich mir erst dann Gedanken machen, wenn feststeht, dass das Magnetfeld die CO2-Löslichkeit erhöht.

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