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Löslichkeiten von Gas

Wasserlebewesen brauchen genauso wie Landlebewesen Sauerstoff zum Leben. Woher nehmen sie diesen?
Ein erheblicher Anteil (1/4 bis 1/3) des von den Menschen emittierten CO2 verschwindet in den Ozeanen.

Wir wollen im folgenden Versuch deshalb einmal die Löslichkeit von Gasen in Wasser untersuchen.

Versuchsaufbau:



Versuchdurchführung:

1. Fülle ein Becherglas mit frischem Leitungswasser und stelle einen Trichter in das Becherglas.

2. Befestige ein Reagenzglas, das vollständig mit frischem Wasser gefüllt wurde, oberhalb des Trichters. Die Reagenzglasöffnung muss dabei in das Wasser eintauchen.

3. Erhitze das Wasser, wobei die Siedetemperatur auf keinen Fall erreicht werden darf.


Versuchsergebnis:

In dem Reagenzglas steigen bei Erwärmung Luftbläschen nach oben. Diese Luft muss vorher im Wasser gelöst gewesen sein.

Aufgabe 1 (Experimentelle Hausaufgabe):

Lasse in ein sauberes Glas Leitungswasser laufen. Lasse das Glas dann stehen und notiere deine Beobachtungen. Gib eine Erklärung für das beobachtete Phänomen !

Ergebnis:

Schon nach kurzer Zeit erkennt man an der Glaswand Gasperlen. Das ist die zuvor gelöste Luft, die wegen der Erwärmung des Leitungswassers austritt.


Aufgabe 2:

Bei Wasseruntersuchungen wird die Löslichkeit des Sauerstoffs meist in mg pro Liter angegeben. Die Abhängigkeit der Löslichkeit von der Wassertemperatur erkennst du, wenn du die Werte aus der Tabelle in ein Diagramm überträgst und die Punkte anschließend zu einer Kurve verbindest. Was stellst du fest ?

Temperatur in °C 0 5 10 15 20 25 30
Löslichkeit in mg / L 14,2 12,4 10,9 9,8 8,8 8,1 7,5

Ergebnis:

Die Löslichkeit des Sauerstoffs im Wasser hängt von der Wassertemperatur ab. Man erkennt, dass kaltes Wasser mehr Gas löst als warmes.

Das Christkind - Spezialaufgabe zum Klima

Aus dem Einführungstext zum El Niño-Phänomen:

Im Westen des südamerikanischen Kontinents, ein wenig südlich des Äquators liegt das Land Peru. Der kühle Humboldtstrom (auch Perustrom genannt) trägt nährstoffreiches Wasser an die Küste, Lebensgrundlage für den Fischbestand. Alljährlich um die Weihnachtszeit beobachten die Küstenfischer eine warme Strömung, die sie mit weniger vollen Netzen nach Hause kommen lässt. Obwohl es den Gabentisch wenig reich deckt, nannten sie dieses Phänomen "El Niño", das Christkind.

Normalerweise wird vor der Westküste Südamerikas, dort wo das Land Peru liegt, kaltes Tiefenwasser nach oben getragen. In Jahren, in denen das Klimaphänomen El Niño auftritt, wird diese Tiefenströmung verhindert. Das Oberflächenwasser ist wärmer. Die Fische bleiben aus und die Fischer machen einen schlechteren Fang.

Frage: Warum kommen die Fische nicht mehr? Was fehlt Ihnen?

Aufgabe 3:

Überlege dir, wo du eine Sprudelflasche am günstigsten aufbewahren kannst.

Antwort:

Aus den bisherigen Ergebnissen erkennt man, dass kalte Sprudelflaschen ihr Gas nicht so schnell verlieren wie warme. Somit ist ein kühler Aufbewahrungsort geeigneter als ein warmer.

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Hintergrund:

Wasser nimmt Kohlensäure auf

Kohlendioxid ist ein Treibhausgas in der Atmosphäre. Es ist das Oxid (= Verbrennungsprodukt) von Kohlenstoff. Kohlenstoff wird verbrannt oder oxidiert z.B. beim Verheizen von Kohle, Holz, Erdöl, aber auch in unserem Körper bei der Verwertung von kohlenstoffhaltiger Nahrung.

Kohlendioxid löst sich in Wasser. Daher steht das Kohlendioxid in der Atmosphäre im Gleichgewicht mit dem Gasgehalt im Ozean. Auch Pflanzen verbrauchen Kohlendioxid.
Was bedeutet Gleichgewicht? Blasen wir erwärmte Luft über eine Wasserschale, so wird diese Luft Wärme an das Wasser abgeben. Das Wasser erwärmt sich auch.
Steht Luft mit einem höheren Kohlendioxidgehalt über dem Ozean, so wird die Luft Kohlendioxid an den Ozean abgeben, bis genausoviel aus dem Ozean in die Luft geht, wie aus der Luft in den Ozean (Gleichgewicht).
Durch viele Verbrennungsprozesse (Kraftwerke, Heizung, Autos, Industrie, ...) erzeugen wir Menschen riesige Mengen an Kohlendioxid aus mehreren Milliarden Tonnen Kohlenstoffverbrauch pro Jahr. Ein erheblicher Teil davon löst sich in den Ozeanen.

Hier Schätzungen für den jährlichen weltweiten Kohlenstoffumsatz [in Milliarden Tonnen = Pg = Petagramm], der als CO2 in die Luft geht

Jahresmittel 1980-89 1990-99
Freisetzung durch den Menschen 5,4 Pg 6,3 Pg
Verbleib in der Atmosphäre 3,3 Pg 3,2 Pg
Aufnahme durch den Ozean 1,9 Pg 1,7 Pg
Aufnahme durch Land und Pflanzen 0,2 Pg 1,4 Pg

Bild: Wieviel Kohlenstoff geht als Kohlendioxid wohin?
[in Milliarden Tonnen pro Jahr für den Zeitraum 1990-1999]

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