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Henry-Dalton-Gesetz 06:26 min

Textversion des Videos

Transkript Henry-Dalton-Gesetz

Guten Tag und herzlich willkommen. In diesem Video geht es um das "Henry-Dalton-Gesetz". Dieser Film gehört zum Abschnitt "heterogene Gleichgewichte". Für die notwendigen Vorkenntnisse solltet ihr bereits die Videos "gesättigte Lösungen und Löslichkeiten", sowie "Nernst-Verteilungsgesetz" gesehen haben. Im Film möchte ich euch eine Darstellung über das Gesetz und mögliche Anwendungen vermitteln. Das Video ist in drei Abschnitte untergliedert: 1. Das Gesetz 2. Einige Henry-Konstanten 3. Gasaustausch in der Lunge   1. Das Gesetz Das Henry-Dalton-Gesetz wurde nach William Henry und John Dalton benannt. Der eigentliche, alleinige Entdecker war William Henry. Deshalb wird das "Henry-Dalton-Gesetz" auch häufig als "Henry-Gesetz" bezeichnet. Stellen wir uns folgenden einfachen Versuchsaufbau vor: Ein Kolben wird mit einer Flüssigkeit gefüllt. Über der Flüssigkeit befindet sich ein Gas. Dieses hat einen bestimmten Druck "P", mit dem es auch auf die Flüssigkeit drückt. Im Ergebnis dessen, lösten sich einige Gasteilchen in der Flüssigkeit. Das Gas bezeichnen wir mit "A". Dann ist der Druck des Gases der Partialdruck "PA". Die Konzentration des Gases "A" in der Flüssigkeit sei "A" in eckigen Klammern ( [A] ). Das "Henry-Dalton-Gesetz" in Formelschreibweise lautet dann: [A] ( Flüssigkeit ) dividiert durch "PA"  ( Gasphase ) = K (eine Konstante ). Wir formulieren: Die Konzentration des Gases [A] in der Flüssigkeit und sein Partialdruck "PA" sind proportionale Größen. "K" bezeichnet man als "Henrykonstante". 2. Einige Henry-Konstanten Man kann [K] in verschiedenen Einheiten angeben. Wir wählen hier mol pro Liter und bar. Ich möchte hier die "Henrykonstanten" für einige Gase angeben: Der einfachheitshalber multipliziere ich [K] mit 10hoch4. Die ausgewählten Gase sind Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff, Helium, Neon und Kohlenstoffmonoxid. Man hat folgende Werte ermittelt: O2=13, H2=7,8, CO2=340, N2=6,1, He=3,7, Ne=4,5 und CO=9,5. Das verwendete Lösungsmittel ist Wasser. Gemessen wurde bei einer Temperatur von 298Kelvin. Stickstoff und Helium spielten eine Rolle im vorigen Video. Im Vorläufervideo haben wir die Taucherkrankheit besprochen. Man kann dieser entgegenwirken, in dem man in der Atemluft beim Tauchen anstelle von Stickstoff, Helium verwendet. Argumentiert wurde, dass Helium niedriger löslich, in Wasser, als Stickstoff sei, und demzufolge auch im Blut. Schaut man sich die beiden Werte an, 3,7 gegenüber 6,1, so ist der Unterschied nicht so groß. Zu berücksichtigen ist hier, dass Stoffmengen, d. h. Molmengenverhältnisse, benutzt wurden. Berücksichtigt man jedoch die entsprechenden molaren Massen, Stickstoff 28 und Helium 4, so kommt man zu einem Massenverhältnis von 12:1. Somit ergibt sich, dass die Löslichkeit von Helium im Blut tatsächlich um eine Größenordnung niedriger ist, als die Löslichkeit von Stickstoff. 3. Gasaustausch in der Lunge Unter höherem Druck "P" in der Atemluft lösen sich die Gase besser, als unter Normaldruck. Betrachten wir hierfür das "Henry-Daltonsche-Gesetz": [A] sei hier Sauerstoff, dann ist für die Sauerstoffaufnahme der Partialdruck "PA" entscheidend. Dieser entscheidet über die Konzentration des Sauerstoffs im Blut. Es lösen sich 24mg Sauerstoff pro Liter Blut. Das gilt bei einer Temperatur von 37 Grad Celsius. Das ist jedoch nicht der einzige Prozess, der abläuft. Von entscheidender Bedeutung ist die Sauerstoffaufnahme durch das Hämoglobin. 1g Hämoglobin sind imstande, 1,34ml Sauerstoff zu binden. Wir haben zu berücksichtigen, dass 150g Hämoglobin in einem Liter Blut enthalten sind. Damit steigt die Transportfähigkeit des Hämoglobins um den Faktor 10. Betrachten wir nun noch einmal den Sauerstoff: Er gelangt als Gas in den Körper und wird vom Blut aufgenommen. Dadurch entsteht eine Lösung. Zwischen beiden Zuständen stellt sich ein Gleichgewicht ein. Der in der Lösung befindliche Sauerstoff steht im Gleichgewicht mit dem Komplex, den er mit dem Hämoglobin bildet. An diesem Gleichgewicht ist die Lunge beteiligt und übt hier eine regelnde Funktion aus. Auch die Auswirkungen von Lachgas auf den Organismus kann man mit dem "Henry-Dalton-Gesetz" interpretieren. Entscheidend dafür, wie viel Lachgas aufgenommen wird, hängt vom Partialdruck des Gases ab. Der Partialdruck des Lachgases bestimmt die Konzentration des Gases im Blut. Diese wiederum bestimmt die Narkosetiefe. Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute. Auf Wiedersehen.  

1 Kommentar
  1. Das Video ist ganz super,aber das Ende mit der Lunge ist super anstrengend zu verstehehn. Und was sagt denn jetzt dieses Gesetz genau aus? Und warum beim Hämoglobin um den Faktor 10?

    Von Skyliner88, vor mehr als 6 Jahren

Henry-Dalton-Gesetz Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Henry-Dalton-Gesetz kannst du es wiederholen und üben.

  • Benenne die Faktoren, die du für die Berechnung der Henrykonstante brauchst.

    Tipps

    Wie war die Gleichung, die du für die Berechnung der Henrykonstante aufstellen musst?

    Lösung

    Wenn du die Henrykonstante berechnen möchtest, brauchst du genau zwei Werte:

    • $P_A$: der Druck des Gases
    • $[A]$: die Konzentration des Gases in der Lösung.
    Die Formel für die Henrykonstante lautet:
    • $K=\frac{[A]}{P_A}$
    Wie gut sich das Gas in der Lösung verteilt, hängt von dem Druck ab, mit dem das Gas in die Flüssigkeit gedrückt wird.

    Beispiel: In Erfrischungsgetränken wie Cola ist Kohlenstoffdioxid enthalten. Das Gas sorgt dafür, dass die Cola richtig sprudelt. Schüttelt man eine noch ungeöffnete Cola Flasche, so entsteht im Inneren ein Druck. Das Gas Kohlenstoffdioxid löst sich aus der Lösung und erzeugt dadurch einen hohen Druck in der Flasche. Lässt man nun die Flasche längere Zeit ungeöffnet stehen, löst sich das Gas erneut in der Cola. Cola sollte also nie direkt nach dem Schütteln geöffnet werden.

  • Beschreibe die Funktionsweise der Lunge.

    Tipps

    Aus welchen Bestandteilen ist die Luft zusammengesetzt? Was ist davon für die Atmung wichtig?

    Lösung

    Sauerstoff ist im Blut sehr wichtig. Durch die Atmung wird Sauerstoff unter Druck mit dem Blut vermischt. Danach bildet sich im Blut ein Komplex aus Sauerstoff und Hämoglobin. Mit deren Hilfe ist der Sauerstoff gebunden und wird in alle Zellen des Körpers transportiert. Das Gehirn benötigt eine Menge Sauerstoff. Deshalb hilft es beim Lernen, im Park zu sitzen oder nach dem Lernen einen Spaziergang zu machen.

  • Entscheide, welche Aussagen auf das Henry-Dalton-Gesetz zutreffen.

    Tipps

    Welche Formel hatte die Henrykonstante?

    Kommt die Temperatur in der Formel für die Berechnung der Henrykonstante vor?

    Lösung

    Beim Henry-Dalton-Gesetz geht es um das Lösen von Gasen in Flüssigkeiten. In der Formel für die Henrykonstante wird die Konzentration des Gases $[A]$ in der Lösung und der Partialdruck des Gases $p_A$ ins Verhältnis gesetzt.

    Je höher der Druck ist, desto besser löst sich das Gas in der Lösung.

    Die Temperatur wird bei dieser Gleichung nicht berücksichtigt. Allerdings beeinflusst sie trotzdem die Löslichkeit. Die Konstanten müssen also, um vergleichbar zu sein, bei gleicher Temperatur aufgenommen werden.

  • Erkläre, warum das Gesetz Henry-Dalton-Gesetz heißt, obwohl Henry es allein entwickelt hat.

    Tipps

    Welche Voraussetzungen benötigt man für die Bestimmung der Henry-Konstante?

    Lösung

    Henrys Gesetz baut auf der Gastheorie von Dalton auf. John Daltons Gesetz der Partialdrücke betrachtet Gasgemische. Die Summe der Partialdrücke der einzelnen Gase im Gemisch ist der Partialdruck des Gemisches.

    Ein Beispiel ist die Umgebungsluft. Darin enthalten ist nicht nur Sauerstoff, sondern auch z.B. Stickstoff und $CO_2$. Der Gesamtdruck setzt sich daher aus den Partialdrücken der einzelnen Gase zusammen.

  • Beschreibe die Taucherkrankheit.

    Tipps

    Wie fühlt sich der Wasserdruck auf dich an, wenn du im Schwimmbad immer tiefer tauchst?

    Lösung

    Nach dem Henry-Dalton-Gesetz erhöht sich mit dem Druck auch die Löslichkeit eines Gases in einer Flüssigkeit. Je weiter der Taucher unter Wasser taucht, desto größer wird auch die Wassersäule über ihm und damit auch der Druck, den die Wassersäule ausübt. In unserer Atemluft befindet sich auch Stickstoff, das sich beim Tauchen vermehrt im Blut löst. Beim Auftauchen erfolgt dann die Entsättigung und der überschüssige Stickstoff kann abgeatmet werden. Taucht man allerdings zu schnell auf, bilden sich im Blut kleine Stickstoffbläschen, die dann zum Einreißen von Lungenbläßchen führen.

  • Berechne folgende Werte mit dem Henry-Dalton-Gesetz.

    Tipps

    Wie sah die Formel für die Henrykonstante aus? Stelle sie gegebenenfalls um.

    Lösung

    Um die Henrykonstante zu berechnen, musst du die gegebenen Werte in die Gleichung einsetzen. Ist die Konstante gegeben und es fehlt dir einer der anderen Werte, so musst du die Gleichung umstellen:

    $p_A=\frac{[A]}{K}$

    $A= p_A \cdot K$

    Beispiel:

    $p_A= 0,05~bar$

    $ K= 0,04 \cdot10^{4}$

    $ [A]= ?$

    Die Formel muss hier umgestellt werden und lautet dann:

    [A]=K⋅$p_A$

    $[A]=0,05~bar \cdot 400 \frac{mol}{l \cdot bar} $

    $[A]= 20 \frac{mol}{l}$