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Neben dem biologisch und vom Menschen produzierten Kohlendioxid spielt auch der aus dem Erdinneren kommende Kohlenstoff eine wichtige Rolle im Kohlenstoffkreislauf der Erde. Auf welchen Wegen und durch welche chemischen Prozesse gelangt Kohlenstoff an die Erdoberfläche und weiter bis in die Atmosphäre? Diese komplexe Frage ist sowohl unter erdgeschichtlichen Aspekten als auch im Hinblick auf globale Klimaprognosen von wachsendem Interesse.
Bei der Aufklärung der Prozesse, die kohlenstoffhaltige Mineralien im Erdinneren entstehen lassen und zur Freisetzung von Kohlendioxid führen, ist ein Forschungsteam am Bayerischen Geoinstitut - einem Forschungszentrum der Universität Bayreuth - jetzt einen wesentlichen Schritt vorangekommen. In Hochdruck-Experimenten stellte sich heraus, dass derartige Prozesse im Erdmantel von der bisherigen Forschung deutlich unterschätzt worden sind.
Die Entstehung kohlenstoffhaltiger Mineralien im Erdinneren beruht auf chemischen Reaktionen, die in der Forschung als „Redox-Reaktionen" bezeichnet werden. Für diese Reaktionen ist es charakteristisch, dass Elektronen von einem Material auf ein anderes Material übergehen. Chemisch gesprochen, wird das Material, das die Elektronen abgibt, oxidiert; das Material, das sie aufnimmt, wird hingegen reduziert. Redox-Reaktionen sind am Stoffwechsel und an der Photosynthese lebender Organismen ebenso beteiligt wie an oberirdischen Verbrennungs- und Korrosionsprozessen.
Aber auch im Erdinneren finden Redox-Reaktionen statt. Hier bewirken sie beispielsweise, dass durch die Oxidation von Diamantgestein kohlenstoffhaltige Mineralien entstehen. Diese Mineralien setzen ihrerseits Kohlendioxid frei, das im Magma gebunden und über vulkanische Prozesse bis zum Meeresboden hinauftransportiert wird. Weil Diamant- und Eisenanteile im Gestein des Erdinneren oftmals räumlich benachbart sind, ist die Oxidation von Diamant in vielen Fällen an die Reduktion von Eisen gekoppelt.
Die Voraussetzungen für Oxidationsprozesse sind im Erdinneren unterschiedlich gut ausgeprägt. Je höher die Sauerstoff-Fugazität - also der effektive Druck des Sauerstoffs - in einer Gesteinsschicht ist, desto intensiver sind die darin ablaufenden Oxidationsprozesse. Den Bayreuther Wissenschaftern ist es nun gelungen, die Sauerstoff-Fugazität in unterschiedlichen Tiefen des Erdinneren mit einer bisher unerreichten Präzision zu bestimmen. Mithilfe der Hochdruckpressen im Bayerischen Geoinstitut wurden Gesteinsproben extrem hohen Drücken ausgesetzt, wie sie in verschiedenen Tiefen des Erdinneren herrschen. Das Ergebnis: Im oberen Erdmantel, insbesondere in einer Tiefe von rund 150 Kilometern, sind die Voraussetzungen für Oxidationsprozesse erheblich günstiger als bisher angenommen.
"Unsere Experimente führen deshalb zu der Schlussfolgerung: In einem viel größeren Umfang, als dies bisher für möglich gehalten wurde, haben sich karbonhaltige Mineralien im oberen Erdmantel dadurch herausgebildet, dass Gestein aus tieferen Erdschichten aufwärts gelangt und oxidiert ist", erklärt Catherine McCammon. Ihr Kollege Daniel Frost ergänzt: "Oxidationsprozesse in einer Tiefe zwischen 120 und 150 Kilometer führen dazu, dass Diamanten und Graphit in Kohlendioxid umgewandelt werden. Dies verursacht Schmelzprozesse und in deren Folge eine Freisetzung von Kohlendioxid aus dem Erdinneren. Wir haben es hier mit einer Kohlendioxid-Quelle zu tun, die am Kohlenstoffkreislauf der Erde wesentlich beteiligt ist." (red, derStandard.at, 26.01.2013)
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... ist eine "effektive konzentration" fuer gase, die von der wahren konzentration abweicht, um bei hoeheren konzentrationen mit gleichungen weiter rechnen zu koennen die nur fuer sehr niedrige konzentrationen bzw. ideale verduennung gelten.
das viel bekanntere analogon ist die "aktivitaet" als effektive konzentration von geloesten stoffen in fluessigkeiten, meistens salze, saeuren, basen in wasser
.... und ich habe keine diplomarbeit geschrieben sondern eine schnelle erklaerung, was es im prinzip ist.
das ist halt der unterschied zwischen halbgebildeten wikipedia junkies und jemandem der was weiss: letzterer haette meine erklaerung angesehen, eine genaue aus einem lehrbuch, und festgestellt: ein bisserl herunterreduziert aber doch das selbe.
sie dagegen sehen 2 verschiedene texte die nichts miteinander zu tun haben.
fugazitaet ist effektive konszentration/effektiver partialdruck bei gasgemsichen. groesse ist, intentional, analog zur aktivitaet definiert. hammas jetzt?
http://www.chemie.unibas.ch/~epc/hube... ewicht.pdf
seite 9 - 13
oder einschlägige literatur zb.thermodynamik der gemische von pfennig materials thermodynamics von chang, oates, oder auf eher verständlichem niveau der 2te band von stephan, schaber.
andere mögen sie ja imponieren ...
... schau ma uns noch einmal die gleichungen 11.19 und 11.20 an, also chemisches potential aus fugazitaet und die definition des fugazitaetskoeffizienten, und vergleichen mit den gleichungen 11.12 und 11.13. , also chemisches potential aus der aktivitaet und die definition des aktivitaetskoeffizienten.
daemmerts jetzt vielleicht langsam?
eine sehr freie interpretation vom dimensionslosen fugazitätskoeffizenten in (11.21) folgend aus dem unterschied der molaren volumina von idealer & realer mischung auf die fugazität zu schließen.
wie auch immer, der fugazitätskoeffizient ist dimensionslos, demnach ist die fugazität der einheit nach ein druck. für das ideale gemisch entsprechen die fugazitäten der komponenten deren partialdruck, da phi identisch 1.
hammas jetzt? :-)
... das unmittelbares analogon bei gasen ist natuerlich der druck bzw partialdruck bzw. an einem standarddruck genormte dimensionslose druck.
um die *form* beibehalten zu koennen wird, wo abweichungen vom idealen verhalten auftreten, die aktivitaet eingefuehrt und damit ein aktivitaetskoeffizienten zur umrechnung mit der konzentration, und bei gasen *analog* eine fugazitaet und ein fugazitaetskoeffizient. fuer den aktivitaetskoeffizienten hat man dann naeherungen wie debeye hueckel, beim gas gleichung 11.21 mit entspr. naeherungen fuer Vm.
die fugazitaet ist die aktivitaet fuer gase. das habe ich anfangs geschrieben, und jedes einzelne verdammte wort davon war richtig. ihr herumgeeiere und ihr widerspruch erfolgen lediglich aus trotz.
aus trotz? mitnichten.
sie schrieben anfangs, ich zitiere:
"fugazität... ist eine "effektive konzentration"...".
tja, das ist eben falsch.
sie ist & bleibt von der einheit ein DRUCK, auch wenn diese, wie sie unumstritten korrekt anführen, über ein analogon zu molenbruch bzw. aktivität angesetzt wird. sollte man eine verständlichere deutung bevorzugen, dann quantifiziert sie die tendenz der komponente der phase zu entfliehen.
diese erhöhte sauerstoff "flüchtigkeit" führt ja laut studie schlußendlich zur CO2 bildung...
... unter hochkomma geschrieben, sie clown.
hochkomma heisst, fuer jeden normalen menschen, dass das so wiedergegebene nicht woertlich zu nehmen ist, aber ein druck oder ein partialdruck ist bei einem gas genau das was, was eine konzentration ein molenbruch fuer eine loesung ist.. schoen, dass sie es nach ganz viel google gehaxel und sinnbefreiter wichtigmacherei auch begreifen.
wo wir beide uns unterscheiden ist im wesentlichen einmal, dass ich schon mit aktivitaeten und auch fugazitaeten gerechnet und gearbeitet habe, und sie nicht. ansonsten spielt es keine rolle, ob ich der bin der ihren muell wegbringt oder sonstwas. sie haben jetzt von mir die chance gekriegt zu verstehen, wieso eine fugazitaet oder eine aktivitaet so definiert ist wie sie ist, da steckt ein sinn dahinter. sie wissen jetzt, dass die fugazitaet nix anderes als die aktivitaet fuer gase ist. das ist viel mehr, als sie auf ihre kleine anlassige rotzerei als *intro* erwarten durften.
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