Wie viel Prozent der CO2-Moleküle, die auf eine Wasseroberfläche treffen, werden reflektiert und wie viel absorbiert?
Das Wasser soll unbeladen sein, sagen wir Aqua dest. bei 20°C und das CO2-Gas ebenfalls bei 20°C.
2 Antworten
Lässt sich so nicht sagen. Die Löslichkeit von Gasen hängt vom Partialdruck des jeweiligen Gases über der Flüssigkeit ab. Bei CO2 unter Normalbedingungen liegt die bei 1,7 g/L. Den Löslichkeitskoeffizienten kann man nun bestimmen, indem man die Sättigungskonzentration durch den Partialdruck teilt. Allerdings gilt das nur für Systeme im Sättigungsgleichgewicht. Ist noch kein CO2 in Wasser gelöst, ist die Diffusion in die Lösung natürlich bedeutend höher. Bei CO2 kommt noch hinzu, dass Teile des gelösten Gases mit Wasser zu Kohlensäure reagieren. Dieser Anteil ist ebenfalls druckabhängig.
Das Problem ist, dass auch das so nicht bestimmbar ist. Wenn sich ein Gleichgewicht einstellt, ist ein fester Teil des Gases in der Flüssigkeit gelöst. Sagen wir 1%. Ein Austausch findet aber immer noch statt, nur eben in beide Richtungen gleich schnell. Es lässt sich aber nicht ohne weitere sagen, ob das jetzt 1 Teilchen pro Sekunde ist oder 1 Million. Das müsste man vermutlich spektroskopisch untersuchen, aber auch da weiß ich nicht, ob das schon mal jemand gemacht hat.
Eigentlich geht es um die ersten Millisekunden, in denen sich noch kein Gleichgewicht eingestellt hat.
Aber sagen wir, es hat sich ein Gleichgewicht eingestellt und der Nettostoffstrom beträgt null. Wie groß sind dann die Absolutwerte der beiden Stoffströme?
Dazu müsste es doch in der Chemietechnik Tabellenwerte egeben, oder lässt sich das theoretisch berechnen? Ich vermute mal nicht.
In den ersten Millisekunden? Also als würde man zunächst Vakuum haben und dann ruckartig CO2 drauf geben? Dann würde ich mal auf nahe 100% tippen.
Wie gesagt, keine Ahnung ob es dazu Messungen gibt. Ich wüsste auch nicht, für was das relevant sein sollte, daher geh ich davon aus, dass sich das keiner angeschaut hat.
Theoretisch berechnen kann man viel, aber ob das dann auch so in der Praxis stimmt, is eine andere Frage.
Gasraum mit konstantem Druck in dem eine Wassersäule herabfällt. Wie groß sind die Bruttostoffströme ganz oben. Ich würde ebenfalls auf nahezu 100% tippen.
Und wenn sich Gleichgewicht eingestellt hat, ganz unten an der Säule? Ich denke, der Eingangs-Bruttostoffstrom ist immer noch nahezu 100%. Nur dass jetzt eben auch dieselbe Menge pro Zeit- und Flächeneinheit wieder rauskommt.
Wasser ist schon relativ dicht. Solange es keinen Diffusionsdruck oder tatsächlichen Druck gibt, seh ich keinen Grund warum Gase da einfach rein fliegen sollten anstatt an den Wassermolekülen "abzuprallen".
Und einfach Adsorption? Warum sollte der austretende Stoffstrom einen solchen Einfluss auf den eintretenden Stoffstrom haben. Mit zunehmender Konzentration wird der austretende Stoffstrom einfach größer, der eintretende Stoffstrom wird ein kleines bisschen kleiner, solange bis im Gleichgewicht beide gleich groß sind. Aber wie groß sind diese beiden Stoffströme dann, wenn der Nettostoffstrom null beträgt?
Adsorption an was? Wasser? Eher nicht, dafür brauchst du eine große Oberfläche, die Wasser nicht zur Verfügung stellt. Außerdem ist CO2 unpolar und da hat das Wasser erst recht keine Lust drauf.
Natürlich verhalten sich die Stoffströme so, aber absolute Zahlen kennt keiner. Da kann man nur raten. Ich wüsste auch nicht mal wie hoch die Diffusionsgeschwindigkeit von CO2 in Wasser ist. Je kleiner die ist, desto geringer sind logischerweise auch die Stoffströme.
Und der austretende Stoffstrom hat genauso einen Einfluss auf den eintredenden wie Edukte Einfluss auf Produkte haben in einer Gleichgewichtsreaktion. Gleiches Prinzip.
Natürlich verhalten sich die Stoffströme so, aber absolute Zahlen kennt keiner. Da kann man nur raten.
Man könnte z.B. ein isotopenreines CO2 in Wasser lösen und ein anderes isotopenreines CO2 in Luft. Und dann alle paar Sekunden eine Probe ziehen und analysieren. So würde man es herausfinden.
Ich wüsste auch nicht mal wie hoch die Diffusionsgeschwindigkeit von CO2 in Wasser ist. Je kleiner die ist, desto geringer sind logischerweise auch die Stoffströme.
Es geht mir um die Bruttostoffströme hauptsächlich im Gleichgewicht. Da reicht das Wissen um die Diffusionsgeschwindigkeit von CO2 in Gasen, SOFERN man weiß, welcher Anteil der auftreffenden CO2-Moleküle adsorbiert oder gelöst wird. Ein adsorbiertes CO2-Molkekül ist bzgl. der Oberflächenenergie von H2O sicherlich günstiger als die reine Gasphase, oder ein adsorbiertes N2-Molekül.
Und der austretende Stoffstrom hat genauso einen Einfluss auf den eintredenden wie Edukte Einfluss auf Produkte haben in einer Gleichgewichtsreaktion. Gleiches Prinzip.
Bei den allermeisten Reaktionen liegt das Gleichgewicht aber SEHR weit auf einer Seite. Deshalb denke ich, dass auch im Gleichgewicht fast jedes CO2-Molekül das auf die Oberfläche trifft, adsorbiert oder gelöst wird. Entsprechend groß ist der Ausgangsstrom. Aber hundertprozentig sicher bin ich mir bei meiner Einschätzung nicht. Deshalb frage ich hier.
Natürlich könnte man das, aber die Frage ist, welchen Erkenntnisgewinn man dadurch hätte. Wenn sich keiner dafür interessiert oder das für irgendwas relevant ist, untersucht das niemand.
Ich hab jemanden im AK, der demletzt eine Reaktion mit CO gemacht hat. Den kann ich mal fragen, wie lange das gedauert hat. Dann hätte man zumindest einen Richtwert.
Danke, das wäre sehr hilfreich.
Natürlich könnte man das, aber die Frage ist, welchen Erkenntnisgewinn man dadurch hätte.
Es gibt einige Geologen die behaupten, dass die unterseeischen Vulkane sehr viel mehr CO2 ausstoßen als der Mainstream abschätzt. Mit diesem Wissen könnte ich berechnen, ob der Mainstream oder dessen Kritiker in diesem Punkt richtig liegen.
Also die Reaktion lief wohl so 3-4 Stunden.
Bei Tiefseevulkanen hast du aber das Problem, dass die Modellvorstellung mit dem CO2 über einer Wasserphase nicht praxistauglich ist. Du hast in der Realität extrem viel kaltes (!) Wasser und hohen Druck. Dazu kommt, dass es quasi keine Gasphase gibt, die da über der Flüssigkeit steht und das Gas quasi in die Flüssigkeit injiziert wird. Da wird man um eine Messung vor Ort wahrscheinlich nicht rum kommen.
Das lässt sich nicht sagen.
Auch eine "Reflexion" von CO2-Molekülen ist irreführend. Du meinst wohl einfach das Nicht-in-Lösung-Gehen?
Oder du musst genauer erläutern, worum es dir geht.
Doch, Gasmoleküle können auch von einer flüssigen Oberfläche reflektiert werden, sofern sie nicht in Lösung gehen.
Also noch einmal: Ein CO2-Molekül trifft auf eine Oberfläche von flüssigem, reinen Wasser. (Beide 20Grad) Mit welcher Wahrscheinlichkeit wird es zurück in die Gasphase reflektiert? Ist diese Wahrscheinlichkeit extrem klein? Oder im Bereich einiger Prozent? Oder nahezu 100%?
Also Aqua dest. Der Partialdruck (und ein bisschen die Temperatur) bestimmen wie viel CO2-Moleküle pro Zeit- und Flächeneinheit auftreffen. Aber wie groß der reflektierte Anteil zum absorbierten Anteil ist, sollte näherungsweise davon unabhängig sein.