Jak se CO2 rozpouští ve vodě?

Víme, že plyny se mohou rozpouštět ve vodě. Ryby dýchají kyslík rozpuštěný ve vodě, mořské řasy potřebují k fotosyntéze oxid uhličitý rozpuštěný ve vodě – a máme rádi, když je v našich nápojích šumivý CO2. Tato tabulka ukazuje koeficienty rozpustnosti (v litrech plynu na litr vody při tlaku 1 bar a teplotě 20 °C), které jsou kritériem pro rozpustnost jednotlivých plynů ve vodě:

Rozpustnost je rovnováha, ve které je množství rozpuštěného plynu úměrné parciálnímu tlaku v plynné fázi nad hladinou vody. Pokud známe atmosférický tlak a odpovídající koncentraci plynu, můžeme vypočítat maximální koncentraci plynu rozpuštěného ve vodě vynásobením hodnoty parciálního tlaku plynu koeficientem rozpustnosti uvedeným v tabulce:

Příklad:

20.9 rev. % kyslíku při atmosférickém tlaku 1000 mbar vytváří parciální tlak 0.209 bar O 2, takže 1 litr vody obsahuje 0.031 ∗ 0.209 = 0.00648 litrů nebo 6.5 ml kyslíku. Dusík (parciální tlak 0.791 bar N2) je méně rozpustný, 1 litr vody obsahuje 0.016 ∗ 0.791 = 0.01266 litrů nebo 12.7 ml dusíku. Ve vodě máme 34 obj. kyslíku. Ryby jsou s tím spokojené.

Sycená voda se vyrábí rozpuštěním CO 2 ve vodě pod tlakem 2 bary. Obsah CO 2 si můžete spočítat, je to 0.879 ∗ 2 = 1.75 l CO 2 rozpuštěného v 1 l vody.

Jak vidíte, některé plyny se ve vodě rozpouštějí velmi rychle a velmi efektivně. To je důvod, proč je používání vodních sprch a „vodních clon“ běžné jako bezpečnostní opatření, například ke snížení zdravotních rizik způsobených významnými úniky čpavku nebo HCl.

Pamatujte, že rozpustnost závisí na teplotě. Čím vyšší je teplota vody, tím méně plynu se v ní může rozpustit. Z tohoto důvodu se znečišťující plyny ve vzduchu rozpouštějí průchodem studenou vodou, přičemž dochází k desorpci ohřevu a uvolňování plynů rozpuštěných ve vodě (často napomáhá pokles tlaku).

Tenká vrstva vodního kondenzátu na vstupu elektrochemického senzoru může způsobit určité problémy tím, že rozpouští např. H 2 S nebo NH 3, v důsledku čehož se hodnoty senzoru snižují.