Welke molecule is kleiner: water, waterstof of stikstof?

Willie, 60 jaar
29 juni 2012

Als aircospecialisten gebruikten wij tot nu toe stikstof om kleine lekkages op te sporen. Wij gebruiken geen geperste lucht om het vochtgehalte laag te houden. Nu wordt steeds meer overgegaan op "formeergas", 95% stikstof met 5% waterstof. Is deze molecule duidelijk kleiner dan een gewone stikstofmolecule? Hoe verhoudt een tekening van een watermolecule zich ten opzichte van de stikstof- en de formeergasmolecule?

Antwoord

Beste Willie,

De botsingsdiameter van moleculen kan worden afgeleid uit viscositeits- of diffusiedata, en is één enkel getal per molecule, dat geen rekening houdt met de vorm, maar dus in feite zegt "deze molecule gedraagt zich als een sferisch molecule met volgende diameter". (Geen van de moleculen die je vernoemt zijn bolvorming, waterstof en stikstof zijn langwerpig, en water is min of meer tetrahedrisch van vorm.)
De botsingsdiameters zijn ongeveer 280 picometer voor water, 137 pm voor waterstof, en 380 pm voor stikstof.

Het is duidelijk dat de hoeveelheid gas die weglekt uit een aircosysteem te relateren is aan de diffusiecoëfficiënt van het lekkende gas, en dus onrechtstreeks inderdaad aan de moleculaire diameter - waterstof diffundeert merkelijk sneller dan stikstof. Puur waterstof is niet te gebruiken, wegens te brandbaar, maar als je 5% waterstof aan stikstof toevoegt, heb je een veilig gas, waarin het waterstof voldoende partieeldruk heeft om nog steeds snel weg te lekken. Daar komt nog bij dat waterstofdetectoren zeer gevoelig zijn. Hoe gevoeliger je detector, hoe makkelijker je kleine lekken kan opsporen. Lekkend stikstof in de atmosfeer, dat zelf uit 80% stikstof bestaat, is veel moeilijker op te sporen dan een "vreemd" gas als waterstof, waarvoor ook nog eens zeer specifieke detectiemethoden bestaan (specifieke adsorptie van het waterstof aan een Pd oppervlak, dat daardoor van weerstand verandert).

Er zijn dus eigenlijk niets dan voordelen aan het gebruik van formeergas: de waterstof eruit diffundeert sneller en is makkelijker in kleinere concentraties en met minder interferenties te detecteren.

Een ding is zeker, het is een stuk makkelijker dan zeepoplossing smeren!

Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Beantwoord door

Prof. dr. Christophe Vande Velde

Thermische Analyse, Calorimetrie, X-straal-kristallografie, Organische Scheikunde

Universiteit Antwerpen
Prinsstraat 13 2000 Antwerpen
http://www.uantwerpen.be

Zoek andere vragen

© 2008-2020
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen