Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Fragen zur allgemeinen Chemie; alles, was in keine andere Kategorie passt.

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aliquis
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von aliquis »

Markus33 hat geschrieben:
Freitag 6. Januar 2023, 20:31
Butan ist kein Inertgas. Heißt das, das es eher mit irgendwelchen Stoffen reagieren kann?
Nein, es selbst reagiert nicht (außer mit Sauerstoff bei Überschreiten der Zündtemperatur...), aber wie bereits erwähnt: da es ist mit schwefelhaltigen Zusätzen vermischt ist, können diese mit Deinen Silbermünzen reagieren.

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mgritsch
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von mgritsch »

Markus33 hat geschrieben:
Freitag 6. Januar 2023, 20:06
Wenn ich ganz banal Argon in ein Marmeladenglas (Glas!) strömen lasse bis es "überquillt" - erst mit hohem Druck dann mit weniger - und dann den Deckel draufschraube sollte auch in 10 Jahren noch die gleiche Menge Argon im Glas sein oder?
Das Marmeladenglas ist gar kein so schlechter Behälter, Glas und Metalldeckel sind eine super Diffusionsbarriere, die einzige Schwachstelle wäre die Gummidichtung. Nach 10 Jahren wird aber sicher trotzdem schon einiges verloren sein.
Argon ist doch schwerer als Luft (v.a. Stickstoff und Sauerstoff) und sinkt doch nach unten.
Eine häufige Fehlvorstellung. So ist das nicht.
Gase entmischen sich nicht! Du kannst eine Mischung aus H2 und O2 in einem geschlossenen Glas stehen lassen so lange du willst, O2 wird nicht nach unten sinken, H2 sich nicht oben ansammeln. Da die gesamte Mischung leichter als Luft ist, wird sie allerdings aus dem geöffneten Glas aufsteigen und sich mit der Luft vermischen.

Du könntest auch 2 Gläser füllen, das obere mit H2, das untere mit O2. Lass sie 1 oder 2 Tage stehen und du hast überall eine homogene Mischung.

Vergleiche Gasmischungen es eher mit Lösungen! Obwohl Pb schwer ist, wird sich aus einer Lösung von Pb(NO3)2 kein Pb am Boden des Gefäßes ansammeln. Und wenn du etwas davon ins Glas gibst und nicht umrührst, wird es nach ein paar Tagen trotzdem eine homogene Lösung sein.

Diffusion, das chemische Potential eines Konzentrationsgradienten, Entropie… mächtige Kräfte :)

BJ68
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von BJ68 »

Hm.... dann erkläre mir doch mal den CO2See der sich u.U. in Gärkellern bilden kann oder schwebende Seifenblasen vgl. https://kinderzeitung.kleinezeitung.at/ ... fenblasen/ auch SF6 wäre so ein Kandidat....wo es Gas-Seen geben kann oder das Ausgießen einer Kerze mit CO2 https://www.waldorf-ideen-pool.de/Schul ... scht-feuer

bj68
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aliquis
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von aliquis »

Kurzfristig siegt die Gravitation, langfristig die Entropie.

Unglücklich finde ich das Beispiel vom Bleinitrat, weil chemische Kräfte (per Reduktion) überwunden werden müssten, damit Blei ausfällt. Mit einer Entmischung im physikalischen Sinn hat das nichts zu tun. Umgekehrt hätte metallisches Blei in kompakter Form ohne chemische Veränderung (Oxidation) kaum eine Chance, in überschaubarer Zeit in Wasser zu diffundieren.

Apropos Entmischung: dann gibt es ja noch die Stoffpaare, die (begrenzte Gefässvolumina und jeweils ähnlich grosse Mengen vorausgesetzt) aufgrund Hydrophobie einer Komponente nie vollständig ineinander diffundieren werden, wie z.B. Wasser und Fett/Öl, es sei denn, sie sind dauerhaft emulgiert (Milch), was dann ja aber auch wiederum eher chemisch bedingt ist.

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mgritsch
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von mgritsch »

BJ68 hat geschrieben:
Samstag 7. Januar 2023, 09:52
Hm.... dann erkläre mir doch mal …
Wie aliquis schrieb:
aliquis hat geschrieben:
Samstag 7. Januar 2023, 13:18
Kurzfristig siegt die Gravitation, langfristig die Entropie.
den CO2See der sich u.U. in Gärkellern bilden kann
Das schwere reine CO2 strömt langsam aus dem Fass und sammelt sich anfangs natürlich unten. Wartest du ein wenig zu, mischt sich alles.
Analog: gieße eine konz Salzlösung in Wasser, sie sinkt zu Boden. Lass das Glas stehen, nach 2-3 Tagen ist alles homogen. Der umgekehrte Prozess ist unmöglich.

Die sind mit Hülle eingepackt, gilt nicht :)
auch SF6 wäre so ein Kandidat....wo es Gas-Seen geben kann oder das Ausgießen einer Kerze mit CO2 https://www.waldorf-ideen-pool.de/Schul ... scht-feuer
Alles siehe oben…

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mgritsch
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von mgritsch »

aliquis hat geschrieben:
Samstag 7. Januar 2023, 13:18
Unglücklich finde ich das Beispiel vom Bleinitrat, weil chemische Kräfte (per Reduktion) überwunden werden müssten, damit Blei ausfällt.
Stimmt, schlecht formuliert. Ich meinte natürlich das Bleinitrat (das auch schon relativ schwer ist).
Apropos Entmischung: dann gibt es ja noch die Stoffpaare, die (begrenzte Gefässvolumina und jeweils ähnlich grosse Mengen vorausgesetzt) aufgrund Hydrophobie einer Komponente nie vollständig ineinander diffundieren werden, wie z.B. Wasser und Fett/Öl, es sei denn, sie sind dauerhaft emulgiert (Milch), was dann ja aber auch wiederum eher chemisch bedingt ist.
Letztendlich ist die Triebkraft immer das Chemische Potential, grob kann man sagen: der Unterschied zwischen momentaner Konzentration und Gleichgewicht. Solange es einen Unterschied gibt, passiert etwas. Auch beim Öl - es nimmt vielleicht nur 1-2% Wasser auf, aber solange diese Sättigung nicht erreicht ist geht Wasser hinein, auch wenn es sich sonst nicht weiter vermischt.

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lemmi
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von lemmi »

Lass das Glas stehen, nach 2-3 Tagen ist alles homogen. Der umgekehrte Prozess ist unmöglich.
Nicht für den Maxwell'schen Dämon! :mrgreen:
"Alles sollte so einfach wie möglich gemacht werden. Aber nicht einfacher." (A. Einstein 1871 - 1955)

"Wer nur Chemie versteht, versteht auch die nicht recht!" (G.C. Lichtenberg, 1742 - 1799)

"Die gefährlichste Weltanschauung ist die Weltanschauung der Leute, die die Welt nie gesehen haben." (Alexander v. Humboldt, 1769 - 1859)

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mgritsch
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von mgritsch »

lemmi hat geschrieben:
Samstag 7. Januar 2023, 23:23
Nicht für den Maxwell'schen Dämon! :mrgreen:
Naja :) ein umstrittenes Gedankenexperiment.

Einer der offensichtlichen Beweise für die große Triebkraft des chemischen Potentials bei Konzentrationsunterschieden wäre eher die Osmose…

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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von Glaskocher »

Markus33 hat geschrieben:
Freitag 6. Januar 2023, 20:06
... Da würde doch sogar eine Glasscheibe bloß draufgelegt ausreichen sofern es an einem Ort ist wo kein Luftzug stattfindet.
?
Diffusion gäbe es wenn ich o.g. Schraubdeckelglas auf den Kopf stellen würde - durch die Gummidichtung oder den Deckel selbst sofern er aus Kuststoff ist.
Richtig?
... eher nicht. Eine Glasscheibe auf den Rand eines Gefäßes gelegt schützt nicht vor Diffusion. Die wird zwar gebremst, findet aber immer noch statt. Durch die Lücke zwischen den beiden Rändern können Gasmoleküle immer noch recht frei diffundieren. Teste deine Hypothese doch mal mit einem Gefäß deiner Wahl, einer Glasplatte und etwas Parfüm. Sobald Du glaubst, daß der Geruch von der Vorbereitung des Experimentes verflogen ist könntest Du rehelmäßig vorsichtig daran riechen, ob "Inhalt" raus kommt. Verschärft lönntest Du Essigessenz als "Duft" nehmen.

Ob Du das Glas auf den Kopf stellst oder nicht, der Inhalt wird sich innerhalb recht kurzer Zeit homogenisieren, wqegen der Diffision. Irgendwann haben es die Stickstoffmoleküle geschafft, sich den Weg nach unten "freizuboxen". Gase können sich innerhalb der Dichtung auch durch ihre Löslichkeit im Material bewegen. Das ist zwar langsam, aber Sauerstoff kommt da langsam hinein. Das zeigen verschiedene luftempfindliche Konserven, die in solche Gläser eingekocht wurden. Quittengelee wird mit der Zeit dunkler durch Oxidation.

Markus33 hat geschrieben:
Freitag 6. Januar 2023, 20:31
... Wäre da Argon nicht besser als garnichts?
Argon wäre das opimale Schutzgas, solange man andere eindringende oder verdunstende Substanzen auf kontrolliert niedrigen Konzentrationen halten kann.

aliquis
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von aliquis »

Glaskocher hat geschrieben:
Sonntag 8. Januar 2023, 22:11
Verschärft lönntest Du Essigessenz als "Duft" nehmen.
Da kann ich noch ein paar Kandidaten empfehlen, die es früher oder später/mehr oder weniger durch jeden Verschluss schaffen: Brom, Iod, rauchende Salzsäure, Schwefelwasserstoff, Phenol...

Markus33
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von Markus33 »

mgritsch hat geschrieben:
Samstag 7. Januar 2023, 18:39
Das schwere reine CO2 strömt langsam aus dem Fass und sammelt sich anfangs natürlich unten. Wartest du ein wenig zu, mischt sich alles.
dh. In einer abgeschlossenen Höhle z.B. ohne Luftzug etc. würde sich CO2 an der tiefsten Stelle sammeln und nach einiger Zeit wäre aber alles wieder vermischt?
Wie erklärt sich das? Wenn es doch schwerer ist als Luft, wieso tauscht sich da etwas aus - solange die Erde Gravitation hat?
Für mich nicht nachvollziehbar.

Glaskocher
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von Glaskocher »

Bei kontinuierlichem Zustrom von CO2 in einer Höhle sammelt sich das Gas im tiefsten Bereich, aufgrund des Dichteunterschiedes. Der Zufluss ersetzt den Verlust durch Diffusion.

Um jetzt ein Modell zu nehmen tropfen wir wenig Brom in ein Becherglas. Das Brom verdunstet und der Bromdampf liegt im unteren Bereich. Um jetzt ein Vermischen durch Strömung auszuschließen legen wir einen Deckel drauf. Nach einiger Zeit wird der gesamte Gasraum einheitlich gefärbt sein.

Was ist passiert? Zunächst idealisieren wir die Luft zu Stickstoff, weil Sauerstoff nur eine geringfügig höhere molare Masse hat. Wir haben also einen "See" mit 160g/mol und darüber die Luft mit 28g/mol. Alle Teilchen haben die selbe Temperatur, was hier bedeutet die selbe durchschnittliche Bewegungsenergie. Letztere läßt sich mit 1/2m*V² berechnen, wenn man die Geschwindigkeit in Relation zur Masse setzt. Dass bedeutet, daß die Stickstoffmoleküle deutlich schneller unterwegs sind, als die Brommoleküle. Sie machen auch nicht Halt, wenn sie an die anfängliche "Phasengrenze" kommen, sondern fliegen zwischen den Brommolekülen weiter. Dadurch vermischt sich das Ganze im Bereich der "Phasengrenze". Nach und nach fliegen immer mehr Stickstoffmoleküle zwischen den Brommolekülen herum , bis überall gleich viele Stickstoffmoleküle zwischen den Brommolekülen "herumfliegen".

notaccounteule
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von notaccounteule »

Markus33 hat geschrieben:
Samstag 11. März 2023, 10:00
mgritsch hat geschrieben:
Samstag 7. Januar 2023, 18:39
Das schwere reine CO2 strömt langsam aus dem Fass und sammelt sich anfangs natürlich unten. Wartest du ein wenig zu, mischt sich alles.
dh. In einer abgeschlossenen Höhle z.B. ohne Luftzug etc. würde sich CO2 an der tiefsten Stelle sammeln und nach einiger Zeit wäre aber alles wieder vermischt?
Wie erklärt sich das? Wenn es doch schwerer ist als Luft, wieso tauscht sich da etwas aus - solange die Erde Gravitation hat?
Für mich nicht nachvollziehbar.
Die Luft fungiert als Lösungsmittel und löst das CO2 langsam, das ist wie mit Wasser und Salzlösung, die zusammen in einem Glas stehen. Letztlich ist das eine Frage von Konzentrationen, die da zur Diffusion führen - immer entlang dem entropischen Gefälle. (Entropie ist der wichtige Begriff bei dieser Fragestellung)

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mgritsch
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Re: Dinge lagern unter Schutzgas - für lange Zeiträume

Beitrag von mgritsch »

Glaskocher hat geschrieben:
Samstag 11. März 2023, 10:49
tropfen wir wenig Brom in ein Becherglas. Das Brom verdunstet und der Bromdampf liegt im unteren Bereich.
[…]
Alle Teilchen haben die selbe Temperatur, was hier bedeutet die selbe durchschnittliche Bewegungsenergie. Letztere läßt sich mit 1/2m*V² berechnen, wenn man die Geschwindigkeit in Relation zur Masse setzt.
Schönes Beispiel und guter Versuch einer Erklärung, wenngleich in der Form nicht ursächlich. Auch mit 2 Gasen mit identischer Molmasse würde es zu einer Durchmischung kommen.

Letztendlich ist es einfach die Tatsache, dass es zwischen Gasen keine Phasengrenze geben kann. Gase sind immer mischbar. Und im thermodynamischen Gleichgewicht muss die Konzentration überall gleich sein, sonst läge ein chemisches Potenzial μ vor das eine weitere Reaktion antreibt.

Jede Abweichung vom Gleichgewicht ist daher nur ein vorübergehender Zustand der mit der Zeit über Mechanismen wie Diffusion dem GG zustrebt.

Ich weiß nicht warum das so wenig eingängig ist. Wir beobachten das doch an Flüssigkeiten auch. Wer käme jemals auf die Idee dass sich im Wein der schwere Zucker unten, dazwischen das Wasser und oben der leichte Alkohol ansammelt? Warum sollte das just für Gase anders sein?

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