Da hier immer wieder die tollsten Mythen über Sauerstoff und CO2 im Wasser und im Tier herumschwirren, habe ich mich dazu entschlossen ein Wenig Licht ins Dunkel bringen zu wollen. Mal schauen, ob das so funktioniert, wie ich mir das vorstelle. Man darf gespannt sein.
Daher erwartet den Leser hier ein munterer Ausflug in die Welt der Physik, Biologie, Chemie und Biochemie. Für all Diejenigen, welche nun schon wieder das Gesicht verziehen und den geistigen Abwehrzaun hochziehen sei gesagt, dass es so kompliziert nicht wird, wenn man bereit ist sich darauf einzulassen und mitzudenken.
Fangen wir also mal ganz langsam mit gelösten Gasen an:
Wie stark sich ein Gas in Wasser löst, oder auch nicht, wird von unterschiedlichen Faktoren bestimmt. Wichtig hierbei sind Temperatur und Partialdruck des entsprechenden Gases, um das Ganze möglichst übersichtlich darzustellen.
Für Sauerstoff wird hier eine Löslichkeit von 8,84mg/L angegeben für CO2 1,77g/L. Das ist eine ganze Menge CO2.
Warum ist es also mit so viel Aufwand verbunden, genug CO2 ins Wasser zu bekommen? Naja, oben habe ich den Begriff Partialdruck verwendet, und diesen Begriff müssen wir uns genauer anschauen, um hinter das Mysterium gucken zu können.
Der Naturforscher John Dalton (der hat nix mit Lucky Luke zu tun!!) hat zu diesem Thema das Dalton´sche Gesetz aufgestellt, welches besagt, dass Gase in einem Gemisch so viel zum Gesamtdruck beitragen, wie ihr Anteil am Gemisch entspricht.
Bei Luft steuert Sauerstoff mit 20,95% Volumenanteil auch 20,95% zum Gesamtdruck von 1013mbar (Normaldruck) bei. Stickstoff mit 78% natürlich auch 78% zum Gesamtdruck und, ihr ahnt es schon, CO2 mit etwa 0,33% auch nur 0,33/ des Gesamtdrucks.
Warum ist das jetzt wichtig? Vereinfacht kann man sagen, dass der Partialdruck ein Maß dafür darstellt, wie stark die einzelnen Gase versuchen durch eine Grenzfläche (Wasseroberfläche) zu gelangen.
Irgendwie passt diese Erklärung aber nicht zu den 8,84mg/L Sauerstoff und 1,77g/L CO2, oder? Richtig, diese Abweichung ist aber durch das Messverfahren zu erklären:
Um auszuprobieren, wieviel CO2 sich z.B. bei 20°C in Wasser maximal lösen kann, lässt man reines CO2 durch Wasser blubbern, und das auch noch in einem geschlossenen System. Somit ist der Partialdruck in diesem Fall gleich dem Gesamtdruck, weil das Gas ja zu 100% aus CO2 besteht, was in der Natur ja nicht passiert (außer vielleicht in Senken oder Grotten, die voll CO2 stehen).
Aber ich glaube man kann jetzt nachvollziehen, warum es mühsam ist CO2 im Wasser anzureichern. Den Beweis für meine Ausführungen hat übrigens jeder schon in der Hand gehabt: Die Mineralwasserflasche. Hier sorgt ein erhöhter Druck dafür, dass sich mehr CO2 im Wasser löst. Öffnet man die Flasche, so sinkt der Druck schlagartig ab und das „Zuviel“ an CO2 perlt spontan aus.
Wer bis jetzt mitgelesen und mitgedacht hat, ist sicher am Begriff „Grenzfläche“ hängen geblieben, und das völlig zu Recht.
Ein Gas aus der Luft muss natürlich die Grenzfläche Wasser-Luft überwinden. Wenn man sich die Wasseroberfläche als eine Art Tür zum Wasser vorstellt, so kann man sich gut vorstellen, dass eine größere Tür (größere Grenzfläche) einen schnelleren Wechsel von Gasmolekülen ermöglicht.
Fassen wir mal zusammen: In Abhängigkeit von Temperatur und Partialdruck können sich Gase bis zu einem Maximalwert in Wasser lösen. An diesem Wert kann man nichts machen, man kann jedoch die Geschwindigkeit beeinflussen, mit der sich der Wert einstellt, indem man die Grenzfläche vergrößert oder verkleinert.
Damit wäre auch erklärt, warum Luftsprudler CO2 austreiben bzw. Sauerstoff einbringen können, denn die vielen Blasen vergrößern die Grenzfläche massiv und das Maximum stellt sich einfach schneller ein. Bei 30mg/L CO2 im Wasser handelt es sich also nur um einen Rückstau an der Grenzfläche auf dem Weg zur Einstellung des druckabhängigen Maximalwertes. Der Sprudler stellt durch Oberflächenvergrößerung nur eine weitere Fahrspur zur Verfügung, um den Stau aufzulösen.
Für heute soll es mal genug sein. Beim nächsten Mal werfen wir dann einen Blick auf die Anatomie von Kiemen und Blutgefäßen, bevor wir uns dann den Gastransport im Blut bzw. in der Perilymphe und die zugehörigen Transportproteine anschauen.
VG vom Himalaya
Yeti
Daher erwartet den Leser hier ein munterer Ausflug in die Welt der Physik, Biologie, Chemie und Biochemie. Für all Diejenigen, welche nun schon wieder das Gesicht verziehen und den geistigen Abwehrzaun hochziehen sei gesagt, dass es so kompliziert nicht wird, wenn man bereit ist sich darauf einzulassen und mitzudenken.
Fangen wir also mal ganz langsam mit gelösten Gasen an:
Wie stark sich ein Gas in Wasser löst, oder auch nicht, wird von unterschiedlichen Faktoren bestimmt. Wichtig hierbei sind Temperatur und Partialdruck des entsprechenden Gases, um das Ganze möglichst übersichtlich darzustellen.
Für Sauerstoff wird hier eine Löslichkeit von 8,84mg/L angegeben für CO2 1,77g/L. Das ist eine ganze Menge CO2.
Warum ist es also mit so viel Aufwand verbunden, genug CO2 ins Wasser zu bekommen? Naja, oben habe ich den Begriff Partialdruck verwendet, und diesen Begriff müssen wir uns genauer anschauen, um hinter das Mysterium gucken zu können.
Der Naturforscher John Dalton (der hat nix mit Lucky Luke zu tun!!) hat zu diesem Thema das Dalton´sche Gesetz aufgestellt, welches besagt, dass Gase in einem Gemisch so viel zum Gesamtdruck beitragen, wie ihr Anteil am Gemisch entspricht.
Bei Luft steuert Sauerstoff mit 20,95% Volumenanteil auch 20,95% zum Gesamtdruck von 1013mbar (Normaldruck) bei. Stickstoff mit 78% natürlich auch 78% zum Gesamtdruck und, ihr ahnt es schon, CO2 mit etwa 0,33% auch nur 0,33/ des Gesamtdrucks.
Warum ist das jetzt wichtig? Vereinfacht kann man sagen, dass der Partialdruck ein Maß dafür darstellt, wie stark die einzelnen Gase versuchen durch eine Grenzfläche (Wasseroberfläche) zu gelangen.
Irgendwie passt diese Erklärung aber nicht zu den 8,84mg/L Sauerstoff und 1,77g/L CO2, oder? Richtig, diese Abweichung ist aber durch das Messverfahren zu erklären:
Um auszuprobieren, wieviel CO2 sich z.B. bei 20°C in Wasser maximal lösen kann, lässt man reines CO2 durch Wasser blubbern, und das auch noch in einem geschlossenen System. Somit ist der Partialdruck in diesem Fall gleich dem Gesamtdruck, weil das Gas ja zu 100% aus CO2 besteht, was in der Natur ja nicht passiert (außer vielleicht in Senken oder Grotten, die voll CO2 stehen).
Aber ich glaube man kann jetzt nachvollziehen, warum es mühsam ist CO2 im Wasser anzureichern. Den Beweis für meine Ausführungen hat übrigens jeder schon in der Hand gehabt: Die Mineralwasserflasche. Hier sorgt ein erhöhter Druck dafür, dass sich mehr CO2 im Wasser löst. Öffnet man die Flasche, so sinkt der Druck schlagartig ab und das „Zuviel“ an CO2 perlt spontan aus.
Wer bis jetzt mitgelesen und mitgedacht hat, ist sicher am Begriff „Grenzfläche“ hängen geblieben, und das völlig zu Recht.
Ein Gas aus der Luft muss natürlich die Grenzfläche Wasser-Luft überwinden. Wenn man sich die Wasseroberfläche als eine Art Tür zum Wasser vorstellt, so kann man sich gut vorstellen, dass eine größere Tür (größere Grenzfläche) einen schnelleren Wechsel von Gasmolekülen ermöglicht.
Fassen wir mal zusammen: In Abhängigkeit von Temperatur und Partialdruck können sich Gase bis zu einem Maximalwert in Wasser lösen. An diesem Wert kann man nichts machen, man kann jedoch die Geschwindigkeit beeinflussen, mit der sich der Wert einstellt, indem man die Grenzfläche vergrößert oder verkleinert.
Damit wäre auch erklärt, warum Luftsprudler CO2 austreiben bzw. Sauerstoff einbringen können, denn die vielen Blasen vergrößern die Grenzfläche massiv und das Maximum stellt sich einfach schneller ein. Bei 30mg/L CO2 im Wasser handelt es sich also nur um einen Rückstau an der Grenzfläche auf dem Weg zur Einstellung des druckabhängigen Maximalwertes. Der Sprudler stellt durch Oberflächenvergrößerung nur eine weitere Fahrspur zur Verfügung, um den Stau aufzulösen.
Für heute soll es mal genug sein. Beim nächsten Mal werfen wir dann einen Blick auf die Anatomie von Kiemen und Blutgefäßen, bevor wir uns dann den Gastransport im Blut bzw. in der Perilymphe und die zugehörigen Transportproteine anschauen.
VG vom Himalaya
Yeti