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Theorie 30
an. Der Absorptionskoeffizient ξi wird vom Stoffsystem und von der Temperatur beeinflusst.
Er ist bis zu bestimmten Drücken und bei unveränderten übrigen Größen in erster Näherung
konstant. Das Henry-Gesetz gilt nur für eine rein physikalische Absorption bei der keine
Stoffumsetzungen auftreten. Damit kann es für die Absorption von Kohlendioxid, Sauerstoff
und Stickstoff in Wasser angewendet werden.
Setzt sich die Gasphase aus mehreren Gaskomponenten i zusammen, so entspricht nach
Dalton der Gesamtdruck pges der Summe aller Teildrücke pi der Einzelkomponenten i:
p
ges
=
n
∑
i=
1
p
i
(2.37)
*
*
und p = p
(2.38)
ges
Die im Wasser gelösten Gase Kohlendioxid, Sauerstoff und Stickstoff sind Nichtelektrolyte.
Sie liegen als elektrisch neutrale Moleküle in undissoziierter Form vor. Unpolare Moleküle,
wie z.B. Sauerstoff und Stickstoff, werden beim Lösen primär in Hohlräume zwischen die
Wassermoleküle eingelagert. Dadurch ändert sich die Anordnung der Wassermoleküle in der
Umgebung des gelösten Moleküls. Eine weitere Einlagerung von Fremdmolekülen wird da-
durch wesentlich erschwert. Die Löslichkeit für unpolare Stoffe ist deshalb gering. Wesentlich
höhere Löslichkeiten treten bei einem polaren Nichtelektrolyten wie Kohlendioxid auf. Das
CO2-Molekül weist eine unsymmetrische Ladungsverteilung auf. Mit den ebenfalls polaren
Wassermolekülen bilden sich Wasserstoffbrücken aus, über die sich Assoziate zusammen-
lagern. CO2-Moleküle dringen daher gut in das Gefüge der Wassermoleküle ein [61].
Rammert [25] gibt für die Absorptionskoeffizienten für Sauerstoff und Stickstoff in Wasser
Polynome an, die mit Hilfe von Werten aus Stoffwertesammlungen erstellt wurden. Die Poly-
nome haben für den Temperaturbereich von 0 °C bis 60 °C Gültigkeit.
ξO2 = 69,54 – 1,895 ϑ + 0,03805 ϑ 2 – 4,069*10 -4 ϑ 3 + 1,760*10 -6 ϑ 4
n
∑
i=
1
ξN2 = 28,30 – 0,6342 ϑ + 0,01019 ϑ 2 – 6,671*10 -5 ϑ 3
i
(2.39)
(2.40)
Abb. 2.13 zeigt einen Vergleich der Löslichkeiten von Sauerstoff und Stickstoff in Wasser als
Funktion der Temperatur bei einem Druck von 1,0 bar.