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?

Weet jij het antwoord?

/2500

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.

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.

Stel zelf een vraag

Ben je op zoek naar het antwoord die ene vraag die je misschien al tijden achtervolgt?

/100