CO2(aq)+2 H2O(l) ⇄H3O+(aq) + HCO3-(aq) Druckerhöhung?
Wenn man in ein nach oben geöffnetes Gefäß Wasser und gasförmiges CO2 hinzufügt und das Gefäß mit einer Kolbe schließt , und demnächst die Kolbe nach unten drückt, dann wird der Druck erhöht.
Deshalb reagieren feste CO2 erstmal zu flüssigem CO2 im Wasser, das wiederum mit Wasser zu HCO3-(aq) reagiert. (CO2(aq)+2 H2O(l) ⇄H3O+(aq) + HCO3-(aq))
Liegt es daran, dass CO2(aq) weniger Volumen als CO2(g) hat und bei geringerem Volumen CO2(g) eher günstiger ist? Oder liegt es nur daran, dass bei der zweiten Reaktion die Anzahl der Moleküle von 3 auf 2 verringert wird?(Und deshalb mehr Volumen gesichert ist?)
Vielen Dank.
1 Antwort
Der größte Teil des CO₂ ist im Wasser nur physikalisch gelöst; nur ein winziger Bruchteil reagiert zu H₂CO₃, die dann teilweise zu HCO₃¯ + H₃O⁺ protolysiert.
Also geht es letztlich nur um die Löslichkeit eines Gases in Wasser. Diese steigt immer mit dem Druck, und man kann das aus dem Le-Chatelier-Prinzip herleiten, weil ein gelöstes Molekül natürlich viel weniger Platz braucht als als eines in der Gasphase; wenn Du den Druck erhöhst, dann löst sich mehr vom CO₂ in Wasser, und es bleibt weniger in der Gasphase zurück, und dadurch wird der Druckanstieg ein bißchen abgemildert („das System weicht dem äußeren Zwang aus“).
Es gilt immer, wenn ein Gleichgewicht vorliegt, und das Lösen eines Gases ist ein Gleichgewichtsvorgang.
Dasselbe gilt im Prinzip auch für die Lösung eines Festkörpers, aber die dabei auftretenden Volumsänderungen sind viel kleiner. Wenn Du z.B. 1 mol NaCl in einem Liter Wasser löst, dann sinkt das Volumen nur um ca. 5 cm³ (bei einem Gas wären es je nach Druck und Temperatur ≈25 Liter!). Daher braucht man sehr hohe Drücke, um die Löslichkeit von Festkörpern merklich zu beeinflussen.
Vielen Dank. Aber gilt das Le-Chatelier-Prinzip nur für Gase? Warum?