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Alt 12.10.2018, 17:31   #1   Druckbare Version zeigen
TheOutlaw  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
Diffusion für einen Laien

Hallo!
Folgendes Beispiel:
In einem über Elektronenstrahlverfahren gasdicht geschweißten Metallbehälter befindet sich Argon reinst.
Mit 30 bar Druck.
Der Behälter hat immer die exakt gleiche Temperatur und immer den exakt gleichen Luftdruck um sich herum der sich auch nicht verändert, weil der Behälter frei zugänglich ist für die Atmosphäre die ihn umgibt.
Das Edelgas Argon kann durch das Metall hindurch diffundieren und macht das auch relativ "schnell" da ja imm Innreren 30 bar Druck herrschen und außerhalb des Behälters nur 1 bar Atmosphärendruck.
Die Luft kann nicht in das Argon diffundieren weil die Luft nicvt durch das Metall diffundieren kann und weil im Inneren 30 bar Druck herrschen und damit eine Art "Barriere" gegen die Diffusion des Stoffes bilden der einen viel niedrigeren Druck hat.
Das Argon wird so lange nach außen diffundieren, bis die Druckniveaus annähernd gleich sind und dann stoppen.
Ein Vakkuum wird im Inneren des Behälters nicht entstehen, da der Fall dann nämlich umgekehrt ist.
Durch einen leichten Unterdruck im Inneren des Behälters, schafft es kein Argon mehr nach Aussen, weiö dann dort der Druck zu hoch ist.
Das bedeutet, das Argon würde nicht so lange diffundieren bis im Behälter ein sehr großes Vakkuum wäre.
Das ist jetzt alles sehr theoretisch und mit ideal Bedingungen die es so nicht gibt.
Aber nur damit ich es verstehe.
Passt das so?
Ein kurzes Ja würde mich schon freuen.
Dann hätte ich meinen Lernstoff nämlich verstanden.
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Alt 13.10.2018, 07:22   #2   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.603
AW: Diffusion für einen Laien

Hi Outlaw,

leider gibt es kein uneingeschränktes Ja.

Das Prinzip hast Du verstanden: Konzentrationsunterschiede gleichen sich durch Diffusion an.

Aber je undurchlässiger die Wand/Membran zwischen den Räumen ist, die die Komponenten in unterschiedlicher Konzentration enthalten, umso langsamer. Dabei kommt es nur auf die Konzentrationen, nicht auf den Druck an. Das scheint paradox, ist aber so.

Das bedeutet bei Deinem Beispiel, dass Argon aus dem Behälter heraus- und Luft in den Behälter hineindiffundieren würde, wenn die Behälterwand für diese Gase nennenswert durchlässig wäre.
Nun ist die Metallwand eines Druckbehälters, der 30 bar aushält, nicht eben dünn und für Argon, Stickstoff, Sauerstoff, Wasserdampf, Kohlendioxid praktisch undurchlässig. Deshalb findet zwar Diffusion statt, aber der Stofftransport ist extrem langsam. Man wird also auch nach 10 000 Jahren keine Konzentrationsunterschiede der aufgezählten Komponenten nachweisen können.
Nur für Wasserstoff und Helium sind technische Metallwände geringfügig durchlässig, besonders bei einigen hundert Grad Celsius. Das war den Vätern der Ammoniaksynthese auch neu. Deshalb zeriss es Ihnen den Autoklaven nach kurzer Betriebszeit und schickte etliche von Ihnen ins ewige Labor.


Durch eine extrem dünnen Goldfolie, durch die sogar Licht durchscheint, diffundieren alle Gase hingegen durchaus merkbar. Aber die hält keine nennenswerte Druckdifferenz aus.

Freundliche Grüße
cg
cg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 14.10.2018, 15:50   #3   Druckbare Version zeigen
imalipusram Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.190
AW: Diffusion für einen Laien

Zitat:
Zitat von TheOutlaw Beitrag anzeigen
Ein Vakkuum wird im Inneren des Behälters nicht entstehen, da der Fall dann nämlich umgekehrt ist.
Wenn wir ein Material hätten, welches für Argon selektiv permeabel wäre und der äußere Ar-Partialruck etwa 0.01 atm beträgt (da ca. 1%)), würden wir dann wirklich im Yzlinder einen Enddruck von 0.01 atm erwarten dürfen?

Was passiert im real life mit Wasserstoff- und Heliumyzlindern, wenn sie nur lange genug rumstehen und die Sonne draufbrennt?
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I solemnly swear that I'm up to no good!
伍佰 (WuBai - Run run run!) (ein Musikvideo mit dem Bambushaus und dem imalipusram unter den Statisten)
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Und so gehts hier manchmal zu (sowas Ähnliches wie Fronleichnam, hier wird TuDiGong, dem Erdgott, tüchtig eingeheizt!) Oder so (auch ungeeignet für Gefahrstoffphobiker) und so und so.
imalipusram ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.09.2019, 18:35   #4   Druckbare Version zeigen
Katzenfreund2005 Männlich
Mitglied
Beiträge: 10
AW: Diffusion für einen Laien

Warum können den Helium und Wasserstoff durch das Metall durch, aber kein Argon?
Das heißt also das ich nach diesen 10.000 Jahren auch im Metall kein Argon und keinen Sauerstoff in nennenswerter Menge habe?
Sprich das Metall/ Legierung bleibt unverändert in seinen Eigenschaften?
Wieso kann ich dann bei Metallen randschichten härten mit Nitrieren wenn doch nichts eindiffundiert?
Katzenfreund2005 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.09.2019, 19:01   #5   Druckbare Version zeigen
imalipusram Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.190
AW: Diffusion für einen Laien

Zitat:
Zitat von Katzenfreund2005 Beitrag anzeigen
Warum können denn Helium und Wasserstoff durch das Metall durch, aber kein Argon?
Weil Wasserstoff und Helium deutlich kleiner sind, als Argon oder Sauerstoff.
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Alt 25.09.2019, 19:56   #6   Druckbare Version zeigen
Katzenfreund2005 Männlich
Mitglied
Beiträge: 10
AW: Diffusion für einen Laien

Vielen dank.
Wie funktioniert das dann aber mit dem Nitrieren?
Ist das weil Stickstoff auch kleiner ist?
Und ist das Metall der Stahlflasche dann voller Argon und Sauerstoff und kann halt einfach nicht heraus, oder geht da erst gar nichts rein?

Geändert von Katzenfreund2005 (25.09.2019 um 20:07 Uhr)
Katzenfreund2005 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.09.2019, 20:41   #7   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.603
AW: Diffusion für einen Laien

Nitriert wird bei hoher Temperatur - glühend - da dringt Stickstoff ein und bildet Nitride, die das Kristallgitter des Stahls verzerren und ihn auf diese Weise härten. Bei Raumtemperatur biden sich keine Nitride. Außerdem dringt der Sickstoff viel langsamer ein und noch langsamer durch.
cg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.09.2019, 20:52   #8   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.603
AW: Diffusion für einen Laien

Zitat:
Zitat von imalipusram Beitrag anzeigen
Wenn wir ein Material hätten, welches für Argon selektiv permeabel wäre und der äußere Ar-Partialruck etwa 0.01 atm beträgt (da ca. 1%)), würden wir dann wirklich im Zylinder einen Enddruck von 0.01 atm erwarten dürfen?
Nein, wir nicht, dazu leben wir nicht lange genug, aber in 10^x Jahren würde im Inneren des Zylinders der gleiche Druck wie außen entstehen, also vermutlich 1 atm, wenn die Luft bis dahin nicht ins All diffundiert ist.
cg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.09.2019, 21:19   #9   Druckbare Version zeigen
Katzenfreund2005 Männlich
Mitglied
Beiträge: 10
AW: Diffusion für einen Laien

Und wie schnell geht das mit dem Eindringen von Stickstoff bei Raumtemperatur?
Wie lange dauert es, bis sich dadurch merklich die Zusammensetzung des Metalls ändert?
Scheinbar dauern diese Vorgänge ja alle extremst lange.
Katzenfreund2005 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.09.2019, 22:02   #10   Druckbare Version zeigen
pleindespoir Männlich
Mitglied
Beiträge: 5.689
AW: Diffusion für einen Laien

Zitat:
Zitat von Katzenfreund2005 Beitrag anzeigen
Scheinbar dauern diese Vorgänge ja alle extremst lange.
Nicht nur scheinbar - Temperatur und Druck beeinflussen den Ablauf der Prozesse. Bei Frost dauert es auch ziemlich lange, bis sich ein Baum von selbst entzündet.
__________________
Schach is voll langweilig:
Immer die gleiche Map und die Charakter kann man auch nicht modden.
pleindespoir ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 26.09.2019, 07:26   #11   Druckbare Version zeigen
chemiewolf Männlich
Mitglied
Beiträge: 23.063
AW: Diffusion für einen Laien

Zitat:
Zitat von pleindespoir Beitrag anzeigen
Bei Frost dauert es auch ziemlich lange, bis sich ein Baum von selbst entzündet.
tut er das denn überhaupt?
__________________
The State Senate of Illinois yesterday abandoned its Committee on Efficiency and Economy for reasons of 'efficiency and economy'.
De Moines Tribune, 6 February 1955
chemiewolf ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 26.09.2019, 08:24   #12   Druckbare Version zeigen
Katzenfreund2005 Männlich
Mitglied
Beiträge: 10
AW: Diffusion für einen Laien

Also wenn ich es richtig verstehe, dann gibt es Stoffe wie Argon und z.b. Stickstoff, die bei normalen Temperaturen auch nach hunderten von Jahren oder noch mehr, (dauert das wirklich so lange) nur in so geringsten Mengen in Metall eindiffundieren, das sich dadurch nicht einmal die Legierungseigenschaften nachweisbar ändern und das wieder heraus diffundieren, dauert noch viel länger.
Und das deshalb, weil diese Stoffe im Gegensatz zu Helizm und Wasserstoff zu groß sind.
Nur bei stark erhöhten Temperaturen würden sie in nennenswerter Menge vom Stahl aufgenommen werden.
Auch bei großen Druckunterschieden wie bei The Outlaw beschrieben pasdiert nix, weil z.b. Argon einfach zu groß ist, oder auch Stickstoff, um überhaupt ins Metall zu kommen.
Ist das richtig?
Katzenfreund2005 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 26.09.2019, 11:28   #13   Druckbare Version zeigen
pleindespoir Männlich
Mitglied
Beiträge: 5.689
AW: Diffusion für einen Laien

Zitat:
Zitat von Katzenfreund2005 Beitrag anzeigen
Und wie schnell geht das mit dem Eindringen von Stickstoff bei Raumtemperatur?
Zitat:
Zitat von chemiewolf Beitrag anzeigen
tut er das denn überhaupt?
Es kann schon mal ein Atom pro Jahr und Kilogramm Metall eindiffundieren.
Also nicht ganz so unmöglich wie mein überzogenes Beispiel von selbstentzündenden Frostbaum.
Könnte allerdings sein, dass sich das Metall infolge anderer Prozesse zersetzt, bevor es durch Luftspülung unter Normalbedingungen nitriert.
__________________
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pleindespoir ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 26.09.2019, 12:50   #14   Druckbare Version zeigen
Katzenfreund2005 Männlich
Mitglied
Beiträge: 10
AW: Diffusion für einen Laien

Sprich ein paar hundert Jahre würden immer noch nicht reichen um das Metall merklich zu verändern.
Wenn ich von 10to ausgehe und von 400 Jahren.
Dann wären in 400 Jahren 4 Millionen Atome eindiffundiert.
Klingt erstmal viel, aber bei den keine Ahnung wievielen tausend Trilliarden Atomen und mehr, ist das dann praktisch wieder nix.
Sprich das Metall ist auch in 400 Jahren noch verwendungsgemäß nutzbar, ohne Eigenschafts Einbußen.
Dann hängt also im Endeffekt alles von hohen Temperaturen ab bei Veränderungsprozessen.
Richtig?
Katzenfreund2005 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 26.09.2019, 13:15   #15   Druckbare Version zeigen
Rumpanscher Männlich
Mitglied
Beiträge: 423
AW: Diffusion für einen Laien

Zitat:
Zitat von Katzenfreund2005 Beitrag anzeigen
4 Millionen Atome
Das ist eine verschwindend geringe Anzahl an Atomen. Mehr dazu hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Avogadro-Konstante
__________________
Gäbe es die letzte Minute nicht, so würde niemals etwas fertig.
Mark Twain
Rumpanscher ist offline   Mit Zitat antworten
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