Was ist das Daltonsche Gesetz?

Das Daltonsche Gesetz ist ein Prinzip, das in der Chemie verwendet wird, um die Konzentration von Mischgasen in Bezug auf den Druck vorherzusagen. Auch als Daltonsches Partialdruckgesetz bekannt, besagt es, dass die Summe des ausgeübten Drucks des gesamten Gasgemisches gleich der Summe aller Drücke im Gemisch ist. Das Daltonsche Gesetz wurde Anfang des 1800. Jahrhunderts von John Dalton, einem englischen Chemiker und Physiker, eingeführt und gilt für ideale Gase als absolutes empirisches Gesetz und nicht für reale Gase. Grund dafür sind die elastischen Eigenschaften der an ersteren beteiligten Moleküle sowie das geringe Partikelvolumen. Die Fehlerspanne bei Anwendung auf reale Gase wird jedoch in den meisten Fällen im Allgemeinen als minimal angesehen.

Mathematisch kann das Daltonsche Gesetz als P(1) + P(2) + …P(n) ausgedrückt werden, wobei P = Druck. Gemäß dem Gesetz ist der kombinierte Druck jeder Gaskomponente in der Mischung gleich dem Gesamtdruck jedes Gases in der gesamten Mischung. Die Messung zur Darstellung des Drucks wird in Kilopascal-Einheiten ausgedrückt und in kPa geschrieben.

Fast jeder hat dieses Phänomen irgendwann einmal aus erster Hand beobachtet, ob er nun formal mit dem Daltonschen Gesetz vertraut ist oder nicht. Man könnte sich sogar an das klassische naturwissenschaftliche Experiment aus der Schulzeit erinnern, bei dem Wasser aus einer Glasflasche verdrängt wurde, die unter einem mit Wasser gefüllten Trog gehalten wurde. Die Lektion war, dass die Flasche zwar mit Wasser geleert, aber nicht wirklich leer gelassen wurde. Stattdessen füllte es sich mit unsichtbarem Gas, als das Wasser verdrängt wurde. Der gleiche Effekt kann beobachtet werden, wenn man etwas so Alltägliches tut, wie ein Glas in einer mit Wasser gefüllten Küchenspüle zu waschen oder einem kleinen Kind beim Spielen mit einem Plastikbecher in der Badewanne zuzusehen.

Im obigen Szenario ist es möglich, den Druck zu bestimmen, der von dem in der Flasche eingeschlossenen unsichtbaren Gas, nämlich Wasserstoff, ausgeübt wird. Dies geschieht durch Bezugnahme auf eine Tabelle, die den Druck von Wasserdampf bei unterschiedlichen Temperaturen zeigt, da eine bestimmte Menge Wasserdampf in der Gleichung berücksichtigt werden muss. Die Berechnung wäre der Gesamtdruck abzüglich des Wasserdampfdrucks. Das Ergebnis würde dem Druck des Wasserstoffgases entsprechen.

Während das Daltonsche Gesetz hauptsächlich im Labor dient, hat es auch Anwendungen im wirklichen Leben. Sporttaucher beschäftigen sich zum Beispiel damit zu wissen, wie Luft und Stickstoff bei unterschiedlichen Drücken in unterschiedlichen Wassertiefen beeinflusst werden. Es wird auch verwendet, um die Konzentration bestimmter Gase in der Atmosphäre zu bestimmen.