Partialdruck

Partialdruck bezeichnet den Druck eines einzelnen Gases in einem Gasgemisch. Nach Daltons Gesetz ist der Gesamtdruck eines Gemischs die Summe der Partialdrücke seiner Bestandteile. Jeder Anteilgasdruck ergibt sich aus dem Anteil des Gases am Gemisch und dem Gesamtdruck; er hängt nicht von der Anwesenheit der anderen Gase ab, solange das System ideal ist.

Berechnungsmethoden: Der Partialdruck eines Gases i wird durch p_i = x_i · P_total bestimmt, wobei x_i die Molfraktion (der Anteil des Gases am Molekulargemisch) ist. Alternativ gilt p_i = n_i RT / V, also abhängig von der Stoffmenge, Temperatur und Volumen. Diese Beziehungen ermöglichen es, den Einfluss von Änderungen der Zusammensetzung oder des äußeren Drucks direkt abzuleiten.

Bedeutung und Anwendungen: Partialdrücke sind grundlegend in Chemie, Physik und Biologie. Sie erklären Diffusion, Reaktionskinetik und Gleichgewichte in Gasgemischen sowie die Lösung von Gasen in Flüssigkeiten (z. B. Henrys Gesetz). In der Physiologie bestimmen pO2 und pCO2 den Sauerstoff- bzw. Kohlendioxidtransport zwischen Lunge und Blut; in der Medizin, Tauchtiefe und industriellen Prozessen wird der Partialdruck genutzt, um Gasverteilung und -austausch abzuschätzen.

Beispiele: Luft bei Meereshöhe besteht ungefähr aus 21 Prozent Sauerstoff und 78 Prozent Stickstoff. Bei einem Gesamtdruck von 101,3 kPa liegt p_O2 etwa bei 21 kPa, p_N2 bei rund 79 kPa.

Messung und Limitationen: Partialdrücke lassen sich mit Drucksensoren oder Gasanalysatoren bestimmen. Dalton’s Gesetz gilt primär für ideale Gase; bei realen Gasen weichen Beziehungen aufgrund von Wechselwirkungen ab, insbesondere bei hohen Drücken oder niedrigen Temperaturen, wo Fugazitätseffekte auftreten. Historisch geht der Begriff auf John Dalton zurück, der das Konzept der Partialdrücke im 19. Jahrhundert formulierte.