tänkte skriva lite mer då det visst inte var så jättetydligt i mitt förra inlägg (har inte haft tid förrän nu).
börjar med henrys lag som gäller för gaser i vatten där gasens andel molekyler inte kan anses påverka det totala antalet molekyler i vattnet (per liter).
henrys lag är: p=K*X (grek chi)
p: den aktuella gasens tryck.
K: gasens löslighetskonstant i vatten
X(chi): andelen molekyler som är gas av det totala antalet molekyler
samtliga värden nedan gäller vid 25 grader celcius.
p för syrgas:
21% är syrgas (i andel, inte vikt)
p=0.21atm (normalt lufttryck är ca 1atm)
K för syrgas i vatten: 4.34*10^4 atm
X=p/K=4.84*10^-6
antal molekyler vatten per kg:
vattenmolekylen väger 18g per mol atomer (1 mol = 6.22*10^23 stycken)
1kg/18g/mol = 55.5 mol (=3.45*10^25 stycken)
X=antal mol syrgasmolekyler (O2) delat med antal mol totalt (=55.5 mol)
n (antal) O2 = X*55.5 =4.84*10^-6*55.5=2.69*10^-4 mol
M O2 (vad 1mol syrgas väger) = 32g/mol
m O2 (vad syrgasen väger) =32g/mol*2.69*10^-4mol=8.6mg
ppm O2 =8.6mg O2 /kg H2O = 8.6
kvävgas: (räknas på samma sätt)
78% -> 0.78atm
K = 8.57*10^4atm
X=p/K=9.10*10^-6
n (antal) N2(kvävgas) = X*55.5 =9.10*10^-6*55.5=5.05*10^-4 mol
M N2 (vad 1mol kvävgas väger) = 28g/mol
m N2 (vad kvävgasen väger) =28g/mol*5.05*10^-4mol=14.1mg
-> 14ppm N2
för koldioxid är det krångligare eftersom koldioxiden till viss del reagerar med vattnet till kolsyra.
men till en början räknar man på samma sätt:
0.035% -> 0.00035atm
K = 1.64*10^3atm
X=p/K=2.13*10^-7
n (antal) CO2(koldioxid) = X*55.5 =2.13*10^-7*55.5=1.18*10^-5 mol
M N2 (vad 1mol koldioxid väger) = 44g/mol
m N2 (vad koldioxiden väger) =44g/mol*1.18*10^-5mol=0.52mg
-> 0.52ppm CO2
nu orkar jag inte skriva mer om hur mycket kolsyra det bildas av den lösta koldioxiden, men det kan ni läsa om här:
http://www.thuisexperimenteren.nl/science/carbonaatkinetiek/Carbondioxide%20in%20water%20equilibrium.doc
för att räkna ut hur mycket plats ett visst antal mol gas tar upp kan man använda ideella gaslagen:
PV=nRT
P: trycket (=1atm)
V: volymen (i liter)
n: antal mol
R: gas konstant (=0.082)
T: temperaturen i kelvin (273 + celcius)
V=n*RT/P (RT/P= 0.082*298/1=24.436)
dvs 1mol molekyler tar upp ca 24.5 liter.
denna lag gäller för alla gaser (ganska bra iaf) oavsett om det är atomer eller molekyler.
n O2 = 2.69*10^-4 mol -> V O2 = 6.5ml
n N2 = 5.05*10^-4 mol -> V N2 = 12.3ml
n CO2 = 1.18*10^-5 mol -> V CO2 = 0.29ml
(en liter vatten innehåller alltså en halv snaps med gas...)
källor jag har använt är böcker:
Chemical Principles, Zumdahl
Physical Chemistry, Atkins
det här blev ganska långt, men hoppas nån orkar läsa och att jag skrev på en lagon nivå, annars så får ni klaga eller fråga.