Was passiert während der CM-Messung?
Jede chemische Reaktion läuft solange bis ihr Endpunkt erreicht ist. Dieser Endpunkt ist erreicht, wenn kein Wasser in Kontakt mit Karbid (Carbid) kommen kann. Wasser und Karbid (Carbid) müssen sich zur Reaktion berühren können. Die Umwandlung zu Acetylen, also die eigentliche Reaktion, erfolgt sehr schnell (wenige millionstel Sekunden!).
Wie schnell die Reaktion ihren Endpunkt erreicht hängt davon ab, wie intensiv sich die beiden vorhandenen Reaktionspartner berühren können.
Wird das Wasser auf dem Weg zum Karbid (Carbid) behindert, weil sich Wasser und Karbid (Carbid) nicht direkt berühren (z.B. wenn das CM-Gerät nicht geschüttelt wird), kann die chemische Reaktion Tage dauern. Bei der CM-Messung ist nur Wasser die mobile Komponente. Je langsamer sich Wasser bewegen kann und je länger der Weg ist, desto länger dauert es bis zum Ende der Reaktion. Wird die Druckflasche geschüttelt so wird auch Karbid (Carbid) zu einer mobilen Komponente.
Wenn kein Wasser auf der Oberfläche einer Probe vorliegt (Sandschüttung), sondern im Porensystem einer Probe, also auf der inneren Oberfläche, kann sich das Wasser nur sehr langsam bewegen (Diffusion, Effusion) und daher läuft die Reaktion entsprechend langsam ab. Estriche, insbesondere zementäre Systeme, weisen wegen ihrer Porenstruktur eine grosse innere Oberfläche auf. Ein Irrgarten oder die Wasserwege von Venedig beschreibt die Porenstruktur bei Zement-Estrichen perfekt.
Lassen Sie die Druckflasche ungeschüttelt stehen, dauert es ein paar Wochen bis zum Endpunkt der Reaktion. Wird die Druckflasche hingegen ständig geschüttelt, ist die Reaktion innert zwei Tagen bei Raumtemperatur abgeschlossen.
Für Chemie-Fans
Grundsätzlich verläuft eine chemische Reaktion immer bis zu ihrem chemischen Gleichgewicht. Das chemische Gleichgewicht ist jeweils dann erreicht, wenn bei der Hinreaktion gleich viele Produkte entstehen wie bei der Rückreaktion wieder die Ausgangsprodukte gebildet werden. Jede Reaktion hat also auch eine Rückreaktion, die wiederum die Ausgangsprodukte liefert.
Wo der Gleichgewichtszustand liegt, hängt von der Lage der Gleichgewichtskonstanten ab (Massenwirkungsgesetz). Diese liegt im Fall der Reaktion von Calciumcarbid mit Wasser klar auf der Seite der Produkte, also dem gasförmigen Acetylen.
Der Restwasseranteil über Calciumcarbid kann berechnet werden und dieser liegt bei einem Partialdruck von ca. 2 x10-10 mbar.
Ziehen wir einen kleinen Vergleich heran: Der Dampfdruck von Wasser ist bei 20°C mit rund 23mbar etwa 100 Milliarden mal höher.
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