Закон на уравнението на Хенри, отклонение, приложения

на Законът на Хенри установява, че при постоянна температура количеството газ, разтворен в течност, е право пропорционално на парциалното му налягане върху повърхността на течността.

Постулиран е през 1803 г. от английския физик и химик Уилям Хенри. Нейният закон също може да се тълкува по този начин: ако налягането върху течността се увеличи, толкова по-голямо количество газ се разтваря в него.

Тук газът се счита за разтвореното вещество на разтвора. За разлика от твърдото вещество, температурата има отрицателен ефект върху неговата разтворимост. По този начин, с увеличаване на температурата, газът има тенденция да излиза от течността по-лесно към повърхността.

Това е така, защото повишаването на температурата осигурява енергия на газообразните молекули, които се сблъскват помежду си, за да образуват мехурчета (отгоре изображение). След това тези мехурчета преодоляват външното налягане и излизат от течността.

Ако външното налягане е много високо и течността остава хладна, мехурчетата ще бъдат разтворени и само няколко газови молекули ще "преследват" повърхността.

индекс

• 1 Уравнение на закона на Хенри
• 2 Отклонение
• 3 Разтворимост на газ в течността
  • 3.1 Ненаситени
  • 3.2 Наситени
  • 3.3 Пренаситени
• 4 Приложения
• 5 Примери
• 6 Препратки 

Уравнението на закона на Хенри

Тя може да се изрази със следното уравнение:

Р = К_НC

Където P е парциалното налягане на разтворения газ; С е концентрацията на газа; и К_Н това е постоянното на Хенри.

Необходимо е да се разбере, че парциалното налягане на газ е това, което индивидуално упражнява един вид останалата част от общата газова смес. А общото налягане не е повече от сумата на всички частични налягания (Закон на Далтон):

P_общо= Р₁ + P₂ + P₃+... + P_п

Броят на газообразните видове, които съставляват сместа, е представен чрез п. Например, ако има вода и CO на повърхността на течност₂, п е равен на 2.

отклонение

За газове, които са слабо разтворими в течности, разтворът се доближава идеално в съответствие със закона на Хенри за разтвореното вещество.

Въпреки това, когато налягането е високо, се получава отклонение от Хенри, тъй като разтворът спира да се държи като идеално разредено.

Какво означава това? Че взаимодействията между разтворимото вещество и взаимодействието между разтворимото вещество и разтворимото вещество-разтворител започват да имат свои собствени ефекти. Когато разтворът е много разреден, газовите молекули са "изключително" обградени от разтворител, пренебрегвайки възможните срещи помежду си.

Следователно, когато разтворът спре да бъде идеално разреден, се наблюдава загуба на линейно поведение в Р диаграмата_аз срещу X_аз.

В заключение на този аспект: Законът на Хенри определя налягането на парите на разтвореното вещество в идеален разреден разтвор. Докато за разтворителя се прилага законът на Раул:

P_А = X_А. P_А^*

Разтворимост на газ в течността

Когато газът е добре разтворен в течност, подобно на захар във вода, той не може да бъде различен от околната среда, като по този начин се образува хомогенен разтвор. С други думи: не се наблюдават мехурчета в течността (или захарните кристали).

Въпреки това, ефективната солвация на газообразните молекули зависи от някои променливи, като например: температурата на течността, налягането, което влияе върху нея, и химичната природа на тези молекули в сравнение с тези на течността..

Ако външното налягане е много високо, вероятността газът да проникне в повърхността на течността се увеличава. От друга страна, разтворените газообразни молекули са по-трудни за преодоляване на инцидентното налягане, за да се постигне излизане навън.

Ако системата за втечнен газ е в процес на възбуждане (както се случва в морето и във въздушните помпи в резервоара), абсорбцията на газ е предпочитана.

И как естеството на разтворителя влияе на абсорбцията на газ? Ако е полярна, като вода, тя ще покаже афинитет към полярните разтвори, т.е. за тези газове, които имат постоянен диполен момент. Докато, ако е неполярен, като въглеводороди или мазнини, той ще предпочете аполярни газообразни молекули

Например, амоняк (NH₃) е газ, който е много разтворим във вода поради взаимодействието на водородните връзки. Докато този водород (Н₂), чиято малка молекула е неполярна, взаимодейства слабо с водата.

Също така, в зависимост от състоянието на процеса на абсорбция на газ в течността, в тях могат да се установят следните състояния:

ненаситен

Течността е ненаситена, когато може да разтвори повече газ. Това е така, защото външното налягане е по-голямо от вътрешното налягане на течността.

наситен

Течността установява баланс в разтворимостта на газа, което означава, че газът излиза със същата скорост, с която прониква в течността..

Може да се види и по следния начин: ако три газови молекули избягат във въздуха, три други ще се върнат в течността едновременно.

свръхнаситено

Течността се пренасища с газ, когато вътрешното му налягане е по-високо от външното налягане. И преди минимална промяна в системата, тя ще освободи излишния разтворен газ, докато равновесието се възстанови.

приложения

- Законът на Хенри може да се приложи за изчисляване на абсорбцията на инертни газове (азот, хелий, аргон и др.) В различни тъкани на човешкото тяло и че заедно с теорията на Халдейн са в основата на таблиците на декомпресия.

- Важно приложение е насищането на газ в кръвта. Когато кръвта е ненаситена, газът се разтваря в нея, докато насити и престане да се разтваря повече. След като това се случи, разтвореният газ в кръвта отива във въздуха.

- Газификацията на безалкохолни напитки е пример за приложимото право на Хенри. Безалкохолните напитки имат СО₂ разтворени под високо налягане, като по този начин поддържат всеки от комбинираните компоненти, които го съдържат; и също така, запазва характерния вкус за много по-дълго време.

Когато бутилката сода се разкрие, налягането върху течността намалява, освобождавайки натиска на място.

Тъй като налягането върху течността сега е по-ниско, разтворимостта на СО₂ спуска се и излиза в атмосферата (може да се забележи в изкачването на мехурчетата от дъното).

- Тъй като водолазът се спуска към по-големи дълбочини, вдишваният азот не може да избяга, защото външното налягане го предотвратява, разтваря се в кръвта на индивида..

Когато водолазът бързо се издига на повърхността, където външното налягане се понижава, азотът започва да се издува в кръвта.

Това причинява декомпресионния дискомфорт. Поради тази причина от водолазите се изисква да се издигат бавно, така че азотът да излиза по-бавно от кръвта.

- Изследване на ефектите от намаляването на молекулния кислород (O₂) разтворени в кръвта и тъканите на алпинисти или практикуващи дейности с продължително пребиваване на големи височини, както и в обитателите на доста високи места.

- Изследване и усъвършенстване на използваните методи за предотвратяване на природни бедствия, които могат да бъдат причинени от наличието на разтворени газове в огромни водни обекти, които могат да бъдат освободени от насилие.

Примери

Законът на Хенри се прилага само когато молекулите са в равновесие. Ето няколко примера:

- В кислородния разтвор (О₂) в кръвния поток тази молекула се счита за слабо разтворима във вода, въпреки че разтворимостта му се увеличава значително поради високото съдържание на хемоглобин в него. По този начин всяка молекула хемоглобин може да се свърже с четири молекули кислород, които се отделят в тъканите, за да се използват в метаболизма..

- През 1986 г. имаше гъст облак от въглероден диоксид, който внезапно беше изхвърлен от езерото Ниос (разположен в Камерун), задушавайки около 1700 души и голям брой животни, което беше обяснено с този закон..

- Разтворимостта, която определен газ се проявява в течен вид, обикновено се увеличава с увеличаване на налягането на газа, въпреки че при някои високи налягания има някои изключения, като азотни молекули (N).₂).

- Законът на Хенри не се прилага, когато има химическа реакция между веществото, действащо като разтворимо вещество и веществото, действащо като разтворител; Такъв е случаят с електролити, като солна киселина (HCl).

препратки

1. Crockford, H.D., Knight Samuel B. (1974). Основи на физикохимията. (6-то изд.). Редакционна C.E.C.S.A., Мексико. P 111-119.
2. Редакторите на Encyclopaedia Britannica. (2018). Законът на Хенри. Възстановен на 10 май 2018 г. от: britannica.com
3. Byju му. (2018). Какво е правото на Хенри? Възстановен на 10 май 2018 г. от: byjus.com
4. Leisurepro & Aquaviews. (2018). Законът на Хенри е възстановен на 10 май 2018 г. от: leisurepro.com
5. Фондация Аненберг. (2017). Раздел 7: Закон на Хенри. Възстановен на 10 май 2018 г. от: learner.org
6. Моника Гонсалес (25 април 2011 г.). Законът на Хенри. Възстановен на 10 май 2018 г. от: quimica.laguia2000.com
7. Иън Майлс (24 юли 2009 г.). Diver. [Фигура]. Възстановен на 10 май 2018 г. от: flickr.com