Legea ecuației lui Henry, abatere, aplicații

Legea lui Henry Afirmă că, la o temperatură constantă, cantitatea de gaz dizolvată într-un lichid este direct proporțională cu presiunea parțială pe suprafața lichidului.

A fost postulat în anul 1803 de către fizicianul englez și chimistul William Henry. Legea sa poate fi interpretată și în acest fel: dacă presiunea asupra lichidului crește, cu atât este mai mare cantitatea de gaz dizolvată în el.

Aici gazul este considerat ca soluția soluției. Spre deosebire de substanța solidă dizolvată, temperatura are un efect negativ asupra solubilității sale. Astfel, pe măsură ce temperatura crește, gazul are tendința de a scăpa mai ușor de la lichid la suprafață.

Acest lucru se datorează faptului că creșterea temperaturii oferă energie moleculelor gazoase, care se ciocnesc între ele pentru a forma bule (imaginea de sus). Apoi, aceste bule depășesc presiunea externă și scapă de sinusul lichidului.

Dacă presiunea externă este foarte ridicată și lichidul rămâne răcit, bulele vor fi solubilizate și numai câteva molecule gazoase vor "bântui" suprafața.

index

• 1 Ecuația legii lui Henry
• 2 Abatere
• 3 Solubilitatea unui gaz în lichid
  • 3.1 Nesaturați
  • 3.2 Saturate
  • 3.3 Suprasaturați
• 4 Aplicații
• 5 Exemple
• 6 Referințe

Ecuația Legii lui Henry

Acesta poate fi exprimat prin următoarea ecuație:

P = K_H∙ C

Unde P este presiunea parțială a gazului dizolvat; C este concentrația gazului; și K_H este constanta lui Henry.

Este necesar să se înțeleagă că presiunea parțială a unui gaz este cea care exercită în mod individual un fel de rest de amestec de gaz total. Presiunea totală nu este altceva decât suma tuturor presiunilor parțiale (Legea lui Dalton):

P_total= P₁ + P₂ + P₃+ ... + P_n

Numărul de specii gazoase care alcătuiesc amestecul este reprezentat de n. De exemplu, dacă există vapori de apă și CO pe suprafața unui lichid₂, n este egal cu 2.

deviație

Pentru gazele care sunt slab solubile în lichide, soluția aproximează ideea conformității cu legea lui Henry pentru substanța dizolvată.

Cu toate acestea, atunci când presiunea este ridicată, apare o abatere de la Henry, deoarece soluția nu se comportă ca fiind diluată ideal.

Ce înseamnă asta? Că interacțiunile solute-solute și solute-solvent încep să aibă propriile lor efecte. Când soluția este foarte diluată, moleculele de gaz sunt "în exclusivitate" înconjurate de solvent, disprețuind eventualele întâlniri între ele.

Prin urmare, atunci când soluția nu mai este o diluție ideală, se observă pierderea comportamentului liniar în graficul P_eu vs X_eu.

În concluzie, în acest sens: legea lui Henry determină presiunea de vapori a unei substanțe dizolvate într-o soluție diluată ideală. În timp ce pentru solvent, legea lui Raoult se aplică:

P_A = X_A∙ P_A^*

Solubilitatea unui gaz în lichid

Atunci când un gaz este bine dizolvat într-un lichid, cum ar fi zahărul în apă, acesta nu poate fi distins de mediul înconjurător, formând astfel o soluție omogenă. Cu alte cuvinte: în lichid (sau în cristale de zahăr) nu se observă bule.

Totuși, solvația eficientă a moleculelor gazoase depinde de unele variabile cum ar fi: temperatura lichidului, presiunea care îl afectează și natura chimică a acestor molecule în comparație cu cea a lichidului.

Dacă presiunea externă este prea mare, șansele de penetrare a gazului în suprafața lichidului cresc. Și, pe de altă parte, moleculele gazoase dizolvate sunt mai dificil de depășit presiunea incidentului de a scăpa în exterior.

Dacă sistemul de gaze lichid este agitat (așa cum se întâmplă în mare și în pompele de aer din rezervor), este favorizată absorbția gazului.

Și cum influențează natura solventului absorbția unui gaz? Dacă este polar, ca apa, va arăta afinitate pentru substanțele dizolvate polar, adică pentru acele gaze care au un moment dipol permanent. Dacă este apolar, cum ar fi hidrocarburile sau grăsimile, va prefera molecule gazoase apolar

De exemplu, amoniacul (NH₃) este un gaz care este foarte solubil în apă datorită interacțiunilor prin legături de hidrogen. În timp ce hidrogenul (H₂), a cărui moleculă mică este apolară, interacționează slab cu apa.

De asemenea, în funcție de starea procesului de absorbție a gazului în lichid, pot fi stabilite următoarele stări:

nesaturat

Lichidul este nesaturat atunci când este capabil să dizolve mai mult gaz. Acest lucru se datorează faptului că presiunea externă este mai mare decât presiunea internă a lichidului.

saturate

Lichidul stabilește un echilibru în solubilitatea gazului, ceea ce înseamnă că gazul scapă la aceeași viteză cu care intră în lichid.

De asemenea, se poate observa următoarele: dacă trei molecule de gaz scapă în aer, alte trei se vor întoarce la lichid în același timp.

suprasaturat

Lichidul este suprasaturat cu gaz atunci când presiunea internă este mai mare decât presiunea externă.Și, înainte de o schimbare minimă a sistemului, acesta va elibera excesul de gaz dizolvat până când echilibrul va fi restabilit.

aplicații

- Legea lui Henry poate fi aplicată pentru a calcula absorbția gazelor inerte (azot, heliu, argon etc.) în diferite țesuturi ale corpului uman și că împreună cu teoria lui Haldane stau la baza tabelelor de decompresie.

- O aplicație importantă este saturația gazului în sânge. Când sângele este nesaturat, gazul se dizolvă în el, până când devine saturat și se oprește să se dizolve mai mult. Odată ce se întâmplă acest lucru, gazul dizolvat din sânge intră în aer.

- Gazificarea băuturilor răcoritoare este un exemplu al legii lui Henry aplicată. Bauturile racoritoare au CO₂ dizolvate sub presiuni ridicate, menținând astfel fiecare dintre componentele combinate care îl compun; și, în plus, păstrează aroma caracteristică pentru mult mai mult timp.

Când sticla de sifon este descoperită, presiunea asupra lichidului scade, eliberând imediat presiunea.

Deoarece presiunea asupra lichidului este acum mai scăzută, solubilitatea CO₂ coboară și scapă în atmosferă (se poate observa în urcarea bulelor de jos).

- Pe măsură ce un scafandru coboară spre o adâncime mai mare, azotul inhalat nu poate scăpa, deoarece presiunea externă îl împiedică, dizolvându-se în sângele persoanei.

Atunci când scafandrul se ridică rapid la suprafață, unde presiunea externă devine mai puțină, azotul începe să se infiltreze în sânge.

Acest lucru provoacă ceea ce se numește disconfort de decompresie. Din acest motiv, scafandrii trebuie să urce încet, astfel încât azotul să scape mai lent din sânge.

- Studiul efectelor scăderii oxigenului molecular (O₂) dizolvate în sânge și țesuturi de alpiniști sau practicieni de activități care implică prelungirea șederii la altitudini mari, precum și în locuitorii unor locuri destul de înalte.

- Cercetarea și îmbunătățirea metodelor utilizate pentru evitarea dezastrelor naturale care pot fi cauzate de prezența gazelor dizolvate în corpuri uriașe de apă care pot fi eliberate în mod violent.

Exemple

Legea lui Henry se aplică numai atunci când moleculele sunt în echilibru. Iată câteva exemple:

- În soluția de oxigen (O₂) în sânge, această moleculă este considerată slab solubilă în apă, deși solubilitatea acesteia crește foarte mult datorită conținutului ridicat de hemoglobină din ea. Astfel, fiecare moleculă de hemoglobină se poate lega de patru molecule de oxigen care se eliberează în țesuturile care trebuie utilizate în metabolism.

- În 1986 a existat un nor gros de dioxid de carbon care a fost expulzat brusc din Lacul Nyos (situat în Camerun), sufocând aproximativ 1700 de persoane și un număr mare de animale, explicat prin această lege.

- Solubilitatea pe care un anumit gaz se manifestă într-o specie lichidă crește de obicei pe măsură ce crește presiunea gazului, deși la anumite presiuni mari există anumite excepții, cum ar fi moleculele de azot (N₂).

- Legea lui Henry nu este aplicabilă atunci când există o reacție chimică între substanța care acționează ca substanță dizolvată și cea care acționează ca solvent; Acesta este cazul electroliților, cum ar fi acidul clorhidric (HCI).

referințe 

1. Crockford, H.D., Knight Samuel B. (1974). Bazele fizico-chimiei. (Ediția a șasea). Editorial C.E.C.S.A., Mexic. P 111-119.
2. Editorii Encyclopaedia Britannica. (2018). Legea lui Henry. Adus pe 10 mai 2018, de la: britannica.com
3. lui byju. (2018). Ce este legea lui Henry? Adus pe 10 mai 2018, de la: byjus.com
4. Leisurepro & Aquaviews. (2018). Legea lui Henry Adus la 10 mai 2018, de la: leisurepro.com
5. Fundația Annenberg. (2017). Secțiunea 7: Legea lui Henry. Descărcat pe 10 mai 2018 de la: learner.org
6. Monica Gonzalez (25 aprilie 2011). Legea lui Henry. Adus pe 10 mai 2018, de la: quimica.laguia2000.com
7. Ian Myles (24 iulie 2009). Diver. [Figura]. Adus pe 10 mai 2018, de la: flickr.com