Stoffmengenanteil von Wasser bei mit Wasserdampf gesättigten Wasserstoff berechnen

Question

Aufgabe:

Hallo,

ich muss den Stoffmengenanteil von Wasser bei mit Wasserdampf gesättigten Wasserstoff (und Sauerstoff) berechnen.

Problem/Ansatz:

Mein Ansatz wäre:
Ich muss ja wissen, bei wieviel Wasser im Gas das Gas gesättigt ist. Für die Luftfeuchtigkeit gibt es da ja Diagramme, in denen die Wassermenge über der Temperatur aufgetragen ist. Ich habe nach solchen Diagrammen für Wasserstoff und Sauerstoff in Büchern geschaut aber nichts gefunden. Daher meine Frage: gibt es da noch andere Möglichkeiten ?

über eine Antwort wäre ich sehr dankbar

Answer 1

Hi, hier chemweazle, nach sehr sehr langer Grübelei,

Zu

Stoffmengenanteil von Wasser bei mit Wasserdampf gesättigten Wasserstoff berechnen
Hallo,
ich muss den Stoffmengenanteil von Wasser bei mit Wasserdampf gesättigten Wasserstoff (und Sauerstoff) berechnen.

Ich muss ja wissen, bei wieviel Wasser im Gas das Gas gesättigt ist. Für die Luftfeuchtigkeit gibt es da ja Diagramme, in denen die Wassermenge über der Temperatur aufgetragen ist. Ich habe nach solchen Diagrammen für Wasserstoff und Sauerstoff in Büchern geschaut aber nichts gefunden. Daher meine Frage: gibt es da noch andere Möglichkeiten ?

Standardtemperatur T = 298,15 K entsprechend 25 °C (analog zu STP)
Standarddruck p = 101.300 Pa = 1013 hPa = 101,3 kPa = 1,013 bar

Vielleicht betrachtet man einfach die mit Wasserdampf(gasförmigen Wasser) gesättigten Gase als Gemische von Idealen Gasen.
Man vernachlässigt die Anziehungskräfte zwischen den Wassermolekülen und den Wasserstoff- und den Sauerstoffmolekeln.
Dann wäre es gleichgültig, ob nun Helium, Wasserstoff oder Sauerstoff als Hauptbestandteil mit Wasserdampf gesättigt im Gemisch vorliegt.

Nun stellt man sich ein Gas z.B. Wasserstoff in einem Behälter bei Standardtemperatur und Standarddruck im Kontankt mit Wasser vor.Nach einer Weile stellt sich das Verdampfungsgleichgewicht des Wassers ein. Das Gas, hier im Beispiel als Ideales Gas betrachtet der Wasserstoff, ist nun vermischt mit Wasserdampf. Der Wasserdampf wird auch als ideales Gas betrachtet.

Jetzt kann man die Daltonbeziehung anwenden.

Der Gesamtdruck eines Gasgemisches, Gemisch idealer Gase, ist die Summe der Partialdrücke der einzelnen Komponenten.

Und der Teildruck(Partialdruck) ist der Stoffmengenanteil(Molenbruch) mal dem Gesamtdruck(Atmosphärendruck).

p_atm = p_ges = p(H₂) + p(H₂O)

p_atm = p_atm * x(H₂) + p_atm * x(H₂O)

bzw.

p(H₂O) = x(H₂O) * p_atm

$$x(H_{2}O) = \dfrac{p(H_{2}O)}{p_{atm}} = \dfrac{n(H_{2}O)}{n(H_{2}) + n(H_{2}O)}$$

Beim Standarddruck von p_atm = 1,013 bar = 1013 hPa und der Standardtemperatur von T = 298,15 K, entsprechend θ = 25^°C beträgt der Sättigungsdampfdruck von Wasser p(H₂O) = 31,699 hPa, Lit.: www.internetchemie.info

$$x(H_{2}O) = \dfrac{31,699 hPa}{1013 hPa} \approx 0,0313$$