Hét vraag- en antwoordplatform van Nederland

Waardoor is stikstof relatief slecht oplosbaar in water?

In die atmosfeer zijn een groot aantal gassen aanwezig. De belangrijkste zijn:

Stikstof (N2, 78%)
Zuurstof (O2, 21%)
Argon ( Ar, 0,93%)
Kooldioxide (CO2, 0,035%)


Als nu die gassen oplossen in water dan zien we dat de verhoudingen toch anders komen te liggen.

Stikstof (N2, 60%)
Zuurstof (O2, 36%)
Argon ( Ar, 2%)
Kooldioxide (CO2, 2%)

Nu is H2O een polair molecuul. En polaire moleculen trekken polaire moleculen aan. Ik weet niet of stikstof en zuurstof polaire stoffen zijn, maar zou daar de oorzaak in kunnen zitten dat zuurstof zo goed oplost en stikstof zo slecht? Want de elektronegativiteit van zuurstof is toch iets groter dan van stikstof, dus zou daar de oorzaak in gezocht moeten worden?

erotisi
8 jaar geleden
4K
Verwijderde gebruiker
8 jaar geleden
Stikstof is in veel opzichten minder reactief dan zuurstof. Wellicht dat zuurstof, omdat dit met water H2O2 kan vormen, wat makkelijker oplost dan stikstof dat bij mijn weten niet rechtstreeks met water kan reageren.
N2 en O2 zijn niet polair, ze zijn symmetrisch met covalente bindingen; daar ligt het dus niet aan. het zou dus idd de elektronegativiteit kunnen zijn die hier het verschil maakt.

Heb je meer informatie nodig om de vraag te beantwoorden? Reageer dan hier.

Antwoorden (2)

Dat is een natuurkundige eigenschap van stikstof. Net als een soortelijk gewicht een een soortelijke warmte heeft elke gas zijn eigen oplosbaarheidscoëfficiënt. En die van stikstof is laag.
(Lees meer...)
Verwijderde gebruiker
8 jaar geleden
Met polariteit of elektronegativiteit heeft het weinig te maken, het zijn tenslotte gassen. De oplosbaarheid van gassen wordt beschreven door de wet van Henry. Als je nu alle genoemde gassen zou verzadigen in die vloeistof zouden de verhoudingen helemaal anders komen te liggen. De verhoudingen zoals ze hierboven staan zijn niet die van de oplosbaarheden maar die van de concentraties als je lucht oplost in water. Dus wanneer het water met de lucht in evenwicht is.

En dat wordt dan weer niet beschreven door de wet van Henry maar wel door de wet van Raoult. Beide wetten verschillen overigens weinig, de ene heeft het over de totale druk (dat een gas moet kunnen overwinnen om uit oplossing te komen), de ander heeft het over de partieeldruk. Die laatste ligt bij stikstof hoger, de reden waarom er toch niet bijna 4x meer stikstof dan zuurstof in het water zit ligt aan de andere factor bij die wetten: de dampspanning. Daar zit dus nog een verschil in.

De dampspanning is de druk waarbij een damp op een bepaalde temperatuur kan condenseren. Of de partieeldruk die een damp afkomstig van een vloeistof bij een bepaalde temperatuur in evenwicht bereikt. Naar oplosbaarheid toe is die dampspanning dus eigenlijk een maat voor 'hoe graag' een gas of damp zich in de vloeibare fase bevindt bij een bepaalde temperatuur. Aangezien een in een vloeistof opgelost gas zich ook als vloeistof zal 'moeten' gedragen is de mate waarin een gas zich 'graag' in vloeibare vorm voordoet mede bepalend voor de oplosbaarheid. Zo is CO2 met zijn veel lagere dampspanning veel beter oplosbaar in water dan zuurstof of stikstof.

1 op 1 is dit helaas niet te berekenen voor zuurstof en stikstof. Want beide zijn gassen. Water en CO2 zijn beiden in feite dampen. Zuurstof en stikstof kan je nooit samen drukken tot de vloeibare fase, van zodra de kritische druk bereikt is, zal het gas overgaan naar de (super)kritische toestand. Hierdoor is er helaas geen getal te plakken op de dampspanning van beide gassen. Maar het principe blijft gelijk aan dat van dampen: het heeft te maken met de mate waarin een gas of damp zich 'graag' in de vloeibare fase bevindt.
(Lees meer...)
Verwijderde gebruiker
8 jaar geleden
Verwijderde gebruiker
8 jaar geleden
En zo weet je ook waarom de oplosbaarheid van een gas in water daalt bij stijgende temperatuur. Maar laat je niet misleiden! Dat geldt dan weer alleen bij isobare omstandigheden. Onder vacuüm bijvoorbeeld zal de omgevingsdruk gelijk worden aan de dampspanning van het oplosmiddel. Afhankelijk van het gebruikte oplosmiddel zou dat er net voor kunnen zorgen dat de oplosbaarheid van het gas stijgt bij een stijgende temperatuur (omdat de dampspanning van het oplosmiddel toeneemt!)
erotisi
8 jaar geleden
Maar waardoor is de partieel druk van stikstof hoger? En wat bepaald ‘hoe graag’ een gas of damp zich in de vloeibare fase bevindt ? Zijn dampspanning en partieel druk eigenlijk spiegelbeeld van elkaar?
Verwijderde gebruiker
8 jaar geleden
De partieeldruk van stikstof is hoger omdat er meer stikstof aanwezig is in de lucht. Er zit 78% stikstof in de lucht en de luchtdruk bedraagt 1 atmosfeer. Dus is de partieeldruk van stikstof 0,78 atmosfeer. De factoren die bepalen 'hoe graag' een gas of damp zich in de vloeibare fase bevindt zijn dezelfde factoren die bepalen hoe bijvoorbeeld het kookpunt van zo'n stof is. In dat opzicht heeft het in feite toch een beetje met elektronegativiteit te maken maar ook met nog andere factoren. De relatie tussen damspanning en partieeldruk kan ik uitleggen aan de hand van CO2 als voorbeeld. In de lucht bevindt zich 0,04% koolstofdioxide, dus is de partieeldruk daarvan in de lucht 0,0004 atmosfeer. Stel nu dat men zuiver CO2 heeft en dit begint samen te drukken onder isotherme omstandigheden dan zou de druk oplopen tot maximaal zo'n 60 bar, waarna het CO2 zou beginnen condenseren. Want 60 bar is ongeveer de dampspanning van CO2. Of omgekeerd: als men CO2 in de vloeibare fase heeft en men laat dit in een afgesloten recipiënt verdampen tot het in evenwicht is dan wordt een druk van 60 bar bereikt. Bij die druk zijn er eigenlijk zoveel dampmoleculen in de gasfase aanwezig dat de condensatie zo snel gaat dat de snelheid daarvan gelijk is aan de verdampingssnelheid bij die temperatuur. Netto vindt er dus geen verdamping of condensatie meer plaats. Laat je de temperatuur toenemen dan stijgt de verdampingssnelheid, dus om in evenwicht te zijn moet ook de condensatiesnelheid hoger zijn, dat kan door meer dampmoleculen in de gasfase te hebben (en dus een hogere druk), vandaar dat de dampspanning toeneemt met stijgende temperatuur. In dat afgesloten recipiënt is de partieeldruk van CO2 op dat moment (dus in evenwicht) 60 bar.

Weet jij het beter..?

Het is niet mogelijk om je eigen vraag te beantwoorden Je mag slechts 1 keer antwoord geven op een vraag Je hebt vandaag al antwoorden gegeven. Morgen mag je opnieuw maximaal antwoorden geven.

0 / 5000
Gekozen afbeelding