Was der Partialdruck bedeutet
In einer Mischung idealer Gase verhält sich jedes Gas so, als wäre es allein im Behälter. Der Druck, den es dann ausüben würde, heißt Partialdruck oder Teildruck. John Dalton erkannte 1801, dass sich die Partialdrücke aller Bestandteile zum Gesamtdruck addieren. Dieses Gesetz der Partialdrücke gehört zum Grundwissen der Gaschemie und wird im Chemie- und Physikunterricht der Oberstufe behandelt.
Der Partialdruck eines Gases ist das Produkt aus seinem Stoffmengenanteil und dem Gesamtdruck. Bei idealen Gasen entspricht der Stoffmengenanteil dem Volumenanteil, weil gleiche Volumina gleich viele Teilchen enthalten (Satz von Avogadro). Deshalb können Sie die üblichen Prozentangaben für die Zusammensetzung der Luft direkt übernehmen.
Wichtig ist der Partialdruck vor allem dort, wo Gase sich lösen oder reagieren. Wie viel Sauerstoff ins Blut übergeht, hängt vom Sauerstoffpartialdruck in der Lunge ab, nicht vom Anteil allein. Auch die Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid in Mineralwasser und die Lage chemischer Gleichgewichte mit Gasen richten sich nach den Partialdrücken.
Anwendungen: Höhe, Tauchen und Stoffmengen
In großer Höhe sinkt der Luftdruck, der Sauerstoffanteil bleibt aber bei rund 21 Prozent. Auf 3.000 Metern beträgt der Luftdruck etwa 700 hPa, der Sauerstoffpartialdruck also nur noch rund 147 hPa. Deshalb fällt das Atmen in den Bergen schwerer. Für diesen Vergleich tragen Sie einfach den niedrigeren Gesamtdruck ein und lassen die Anteile unverändert.
Beim Tauchen steigt der Umgebungsdruck je zehn Meter Wassertiefe um etwa ein bar. In 30 Metern Tiefe atmet ein Taucher Luft mit rund vier bar, der Sauerstoffpartialdruck liegt dann bei etwa 0,84 bar. Bei Nitrox-Gemischen mit höherem Sauerstoffanteil begrenzt der Partialdruck die maximale Tauchtiefe. Für die Tauchplanung gelten die Regeln der Ausbildungsorganisationen; der Rechner ersetzt keine Tauchplanung.
Liegen statt Prozentangaben Stoffmengen vor, etwa aus einer Rechenaufgabe mit 2 mol Stickstoff und 1 mol Wasserstoff, wählen Sie die Eingabe in mol. Der Rechner bildet dann die Stoffmengenanteile selbst. Ergeben die Prozentangaben weniger als 100, weist er den Rest als übrige Gase aus; mehr als 100 Prozent sind nicht möglich und werden als Fehler gemeldet.
Das Gesetz von Dalton gilt streng für ideale Gase. Bei Normaldruck und Raumtemperatur verhalten sich Luft und die meisten Gase sehr gut ideal. Bei sehr hohen Drücken oder nahe der Verflüssigung weichen reale Gase ab, dann braucht man Fugazitäten statt Partialdrücken. Für Schule, Studium und Alltagsfragen ist die einfache Formel ausreichend genau.
Tipps und typische Fehler
Gasgemische rechnen.
- Anteil: Mal Gesamtdruck.
- Einheit: Einheitlich.
- Höhe: Druck anpassen.
- Feuchte: Wasserdampf beachten.
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Häufige Fragen
Wie hoch ist der Sauerstoffpartialdruck der Luft?
Auf Meereshöhe rund 212 hPa, das sind 20,95 Prozent von 1.013,25 hPa.
Sind Volumenanteil und Stoffmengenanteil gleich?
Bei idealen Gasen ja, weil gleiche Volumina gleich viele Teilchen enthalten.
Muss die Summe der Anteile 100 Prozent ergeben?
Weniger ist möglich, der Rest gilt dann als übrige Gase. Mehr als 100 Prozent sind ein Eingabefehler.
Wie hoch ist der Sauerstoffpartialdruck in 3.000 m Höhe?
Bei etwa 700 hPa Luftdruck rund 147 hPa.
Was ist der Unterschied zwischen Partialdruck und Gesamtdruck?
Der Gesamtdruck ist die Summe aller Partialdrücke der Gase in der Mischung.
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