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Tab. 3.3
Temperaturabhängigkeit der K
d
-Werte von O
2
und CO
2
für das Wasser-Dampf-
Gleichgewicht (pH-neutral)
#
(°C)
0
25
50
100
150
10
6
10
6
10
5
10
4
10
4
K
d
(O
2
)
4,1
1,2
4,9
7,2
1,2
1,5 10
5
5,0 10
4
3,1 10
4
9,3 10
3
1,7 10
3
K
d
(CO
2
)
Das Verteilungsverhältnis K
d
.
i
/
ist ein stoff- und temperaturabhängiger Wert, der
aussagt, dass sich - unabhängig von der Gesamtmenge - stets ein genau bestimm-
tes Verhältnis der Konzentrationen des Stoffes i zwischen Dampf- und Wasserphase
einstellt. Als Maßeinheiten werden bei diesem Gleichgewicht günstigerweise g/kg
bzw. mol/kg angewendet. Der Wert von K
d
wird letztlich durch die Löslichkeit des
betreffenden Stoffes in den jeweiligen Phasen bestimmt. Diese wiederum ist ent-
scheidend von den Wechselwirkungen zwischen den zu lösenden Teilchen und den
Lösungsmittelmolekülen abhängig. Bei Gasen - meist sind es unpolare oder gering
polare Stoffe - kann die Löslichkeit im Wasser als Einbau in vorhandene oder zu
schaffende „Löcher“ in der Wasserstruktur angesehen werden. Dieser Einbau muss
gegen die starken Wechselwirkungen zwischen den Wassermolekülen erfolgen. Es
ist daher leicht einzusehen, dass daraus für die Gase Verteilungsverhältnisse re-
sultieren, die größer als eins sind, während für polare Stoffe die Werte meist sehr
viel kleiner als eins sind. Erhöht man die Temperatur - und damit den Druck - im
Gleichgewichtssystem, ergibt sich für polare Stoffe ein positiver Temperaturgradi-
ent von K
d
, während er für gasförmige Stoffe negativ ist. Am kritischen Punkt, dem
Ende der Dampfdrucklinie, ist K
d
stoffunabhängig gleich eins.
Da die Löslichkeit in Beziehung zur Dichte des Lösungsmittels steht, kann K
d
mit Hilfe der Dichten der Dampf- und Wasserphase verifiziert werden, wie dies von
Styrikovich erstmalig um 1960 für polare Stoffe getan wurde:
¡
D
¡
W
n
K
d
.
i
/
D
:
(3.5)
n ist dabei ein Zahlenwert, der den zu lösenden Stoff charakterisiert. Für Gase ist
die Beziehung durch einen Faktor m zu ergänzen.
¡
D
¡
W
n
K
d
.
i
/
D
m
:
(3.6)
FürpolareStoffesindn
>0
und m
D
1
, für Gase gilt n
<0
sowie m
¤
1
.
Für Sauerstoff fand man z. B. n
D1;35
und m
D
5;00
; für Kohlenstoffdioxid
n
D1;13
.
Das Ziel der Entgasung besteht in der Minimierung des Restgasgehalts in der
Wasserphase. Anzustreben sind daher möglichst hohe Verteilungsverhältnisse, d. h.
eher niedrigere Temperaturen. Andererseits ist aber die Löslichkeit der betreffenden
turen anzustreben wären.
und m
D 1;90
