Gasgemischen

Gasgemische sind Systeme aus zwei oder mehr gasförmigen Komponenten. Die Zusammensetzung wird oft durch molare Anteile x_i beschrieben, und jeder Bestandteil besitzt einen Teildruck p_i, so dass der Gesamtdruck P die Summe der Teildrücke erfüllt (p_i = x_i P). Unter normalen Bedingungen verhalten sich viele Gasgemische annähernd ideal; bei hohen Drücken oder Wechselwirkungen können reale Gasgesetze mit dem Kompressibilitätsfaktor Z nötig sein.

Entstehung und Eigenschaften: Gasgemische entstehen durch physikalisches Mischen oder gleichzeitige Freisetzung aus Behältern. Sie bleiben meist homogen und chemisch unverändert. Die Konzentration wird in Molanteilen, Volumenanteilen oder ppm angegeben. Wichtige Gleichungen: x_i = n_i / n_total und p_i = x_i P. Das Verhalten hängt von Temperatur, Druck und Zusammensetzung ab.

Messung und Analyse: Die Bestimmung der Zusammensetzung erfolgt typischerweise mit Gaschromatographie (GC), oft verbunden mit Massenspektrometrie (GC-MS) oder Infrarotspektroskopie (IR). Elektrochemische Sensoren werden für einzelne Gase eingesetzt. Kalibrationsgemische mit bekannten Anteilen dienen der Qualitätskontrolle. Reinheitsgrade werden als Prozentwerte oder ppm angegeben.

Anwendungen: Schutzgasgemische beim Schweißen (z. B. Ar/CO2), Prozessgase wie Stickstoff oder Wasserstoff, medizinische Gasgemische, Kalibrations- und Referenzgase sowie Atmosphären in der Halbleiterfertigung. Umweltüberwachung nutzt Mischungen aus NOx, CO2, CH4 und anderen Spurengasen. Die Wahl des Gemischs hängt von Stabilität, Reaktivität und Sicherheit ab.

Sicherheit und Regulierung: Der Umgang erfordert Sicherheitsmaßnahmen, da Gase giftig, reizend, brennbar oder unter Druck stehen können. Gasmischungen werden oft durch Standards beschrieben und zertifiziert (Kalibrationsgase, Reinheitsgrade, ISO/DIN-Normen). Lieferung erfolgt in Flaschen oder Druckbehältern, mit Kennzeichnung sowie Temperatur- und Druckgrenzen.