Henry egyenlet törvénye, eltérés, alkalmazások

az Henry törvénye megállapítja, hogy állandó hőmérsékleten a folyadékban oldott gáz mennyisége közvetlenül arányos a folyadék felületén lévő részleges nyomásával..

1803-ban az angol fizikus és vegyész William Henry állította. Törvénye ily módon is értelmezhető: ha a folyadékra gyakorolt ​​nyomás megnő, annál nagyobb a benne oldott gáz mennyisége.

Itt a gáz az oldat oldott anyagának tekintendő. A szilárd anyagtól eltérően a hőmérséklet negatív hatást gyakorol az oldhatóságára. Így, amikor a hőmérséklet emelkedik, a gáz könnyebben menekül a folyadékból a felület felé.

Ez azért van, mert a hőmérsékletnövekedés energiát biztosít a gáznemű molekuláknak, amelyek egymással ütköznek, hogy buborékokat képezzenek (felső kép). Ezután ezek a buborékok leküzdik a külső nyomást és kiszabadulnak a folyadéktól.

Ha a külső nyomás nagyon magas, és a folyadék hűvös marad, a buborékok szolubilizálódnak, és csak néhány gáz halmazállapotú molekula "kísért" a felületet.

index

• 1 Henry törvényének egyenlete
• 2 Eltérés
• 3 Gáz oldhatósága a folyadékban
  • 3.1 Telítetlen
  • 3.2 Telített
  • 3.3 Túltelített
• 4 Alkalmazások
• 5 Példák
• 6 Referenciák 

Henry törvényi egyenlete

A következő egyenlet segítségével fejezhető ki:

P = K_H∙ C

Ahol P az oldott gáz résznyomása; C a gáz koncentrációja; és K_H Henry állandó.

Meg kell értenünk, hogy a gáz résznyomása olyan, amely egyénileg a teljes gázkeverék egy részét használja. És a teljes nyomás nem több, mint az összes részleges nyomás (Dalton törvény) összege:

P_teljes= P₁ + P₂ + P₃+... + P_n

A keveréket alkotó gáznemű fajok számát a n. Például, ha a folyadék felületén vízgőz és CO van₂, n értéke 2.

eltérés

A folyadékokban rosszul oldódó gázok esetében az oldat megközelíti az optimálisan Henry törvényét az oldott anyagra vonatkozóan.

Azonban, amikor a nyomás magas, Henrytől eltérést tapasztalunk, mert az oldat abszolút hígításként viselkedik.

Mit jelent ez? Hogy az oldott és oldott oldószerek kölcsönhatásai saját hatással rendelkeznek. Amikor az oldatot nagyon hígítjuk, a gázmolekulákat "kizárólag" oldószer veszi körül, megvetve a lehetséges egymás közötti találkozásokat.

Ezért, ha az oldat leáll, akkor a P diagramon a lineáris viselkedés elvesztése figyelhető meg_én vs X_én.

Ebből a szempontból következtetve: Henry törvénye meghatározza az oldott anyag gőznyomását ideális híg oldatban. Az oldószer esetében Raoult törvénye érvényes:

P_A = X_A∙ P_A^*

Gáz oldhatósága a folyadékban

Amikor a gáz jól oldódik egy folyadékban, mint a vízben lévő cukor, akkor nem lehet megkülönböztetni a környezettől, ezáltal homogén oldatot képezve. Más szóval: a folyadékban (vagy a cukorkristályokban) nincsenek buborékok..

A gáznemű molekulák hatékony szolvatálása azonban bizonyos változóktól függ, például a folyadék hőmérsékletétől, az azt befolyásoló nyomástól és ezeknek a molekuláknak a folyadék kémiai természetétől a folyadékhoz képest..

Ha a külső nyomás nagyon magas, akkor a gáz áthatolhat a folyadékfelszínre. Másrészről az oldott gáznemű molekulák nehezebbek legyenek leküzdeni a beeső nyomást, hogy elkerüljék a kívülről érkező menekülést.

Ha a folyadék-gáz rendszer keveredik (ahogy ez történik a tengerben és a tartály belsejében lévő légszivattyúkban), akkor a gáz felszívódása előnyös..

És hogyan befolyásolja az oldószer jellege a gáz felszívódását? Ha poláris, mint a víz, affinitást mutat a poláris oldott anyagokkal szemben, azaz azoknál a gázoknál, amelyeknek állandó dipol pillanatuk van. Bár ha nem poláris, például szénhidrogének vagy zsírok, akkor előnyben részesíti az apoláris gáznemű molekulákat

Például ammónia (NH₃) olyan gáz, amely vízben nagyon jól oldódik a hidrogénkötések kölcsönhatásai miatt. Míg ez a hidrogén (H₂), amelynek kis molekulája apoláris, gyengén kölcsönhatásba lép a vízzel.

A folyadékban lévő gázabszorpciós folyamat állapotától függően a következő állapotok is megállapíthatók:

telítetlen

A folyadék telítetlen, ha több gázt képes feloldani. Ez azért van, mert a külső nyomás nagyobb, mint a folyadék belső nyomása.

telített

A folyadék egyensúlyt teremt a gáz oldhatóságában, ami azt jelenti, hogy a gáz ugyanolyan sebességgel távozik, amennyit a folyadékba hatol.

Ez a következőképpen is látható: ha három gázmolekula menekül a levegőbe, három másik egyidejűleg visszatér a folyadékba.

túltelített

A folyadék gázzal túltelített, amikor a belső nyomás nagyobb, mint a külső nyomás. És a minimális változás előtt a rendszer feloldja a feleslegben oldott gázt, amíg az egyensúly helyre nem áll.

alkalmazások

- Henry törvénye alkalmazható az inert gázok (nitrogén, hélium, argon, stb.) Felszívódásának kiszámítására az emberi test különböző szöveteiben, és hogy a Haldane-elmélettel együtt a táblázatok alapját képezik. nyomáscsökkenés.

- Fontos alkalmazás a gáz telítettsége a vérben. Amikor a vér telítetlen, a gáz feloldódik benne, amíg telítődik és többé nem oldódik fel. Amint ez megtörténik, a vérben lévő oldott gáz a levegőbe kerül.

- Az üdítőitalok gázosítása példája Henry törvényének. Az üdítőitalok CO₂ nagy nyomás alatt oldva, így az összes összetett komponenst megtartva; és még hosszabb ideig megőrzi a jellegzetes ízét.

Amikor a szóda palackot fedjük le, a folyadék nyomása csökken, és a nyomás a helyszínen felszabadul.

Mivel a folyadékra gyakorolt ​​nyomás most alacsonyabb, a CO oldhatósága₂ leereszkedik és elszökik a légkörbe (észrevehető a buborékok felemelkedése alulról).

- Mivel a búvár nagyobb mélységbe süllyed, a belélegzett nitrogén nem tud menekülni, mert a külső nyomás megakadályozza, és az egyén vérében oldódik..

Amikor a búvár gyorsan felemelkedik a felszínre, ahol a külső nyomás csökken, a nitrogén elkezd buborékolni a vérben.

Ez okozza a dekompressziós kényelmetlenséget. Ezért a búvároknak lassan kell emelkedniük, hogy a nitrogén lassabban kerüljön a vérből.

- A molekuláris oxigén hatásának vizsgálata (O. \ T₂) a hegymászók vérében és szöveteiben, illetve a nagy magasságban hosszabb ideig tartó tevékenységet folytató szakemberek, valamint a meglehetősen magas helyek lakói feloldva..

- A hatalmas víztömegekben, amelyek erőteljesen szabadulhatnak fel a feloldott gázok jelenléte által okozott természeti katasztrófák elkerülése érdekében alkalmazott módszerek kutatása és fejlesztése.

Példák

Henry törvénye csak akkor érvényes, ha a molekulák egyensúlyban vannak. Íme néhány példa:

- Az oxigén oldatban (O₂) a véráramban ez a molekula vízben rosszul oldódónak tekinthető, bár oldhatósága nagymértékben emelkedik a magas hemoglobin-tartalom miatt. Így a hemoglobin minden molekulája négy olyan oxigénmolekulához kötődhet, amelyek az anyagcserében használt szövetekben szabadulnak fel..

- 1986-ban volt egy vastag szén-dioxid-felhő, amely hirtelen kilépett a Nyos-tóból (Kamerunban), mintegy 1700 ember és nagyszámú állat elfojtásával, amit ez a törvény magyarázott..

- Az, hogy a gáznyomás növekszik, az egyes gázfolyadékokban jelenlévő gázok oldhatósága általában növekszik, bár bizonyos magas nyomáson bizonyos kivételek vannak, mint például a nitrogénmolekulák (N₂).

- Henry törvénye nem alkalmazható, ha kémiai reakció van a hatóanyagként hatóanyag és az oldószerként ható anyag között; Ilyen például az elektrolitok, mint a sósav (HCl)..

referenciák

1. Crockford, H. D., Knight Samuel B. (1974). A fiziko-kémia alapjai. (6. kiadás). Szerkesztői C.E.C.S.A., Mexikó. P 111-119.
2. Az Encyclopaedia Britannica szerkesztői. (2018). Henry törvénye. A következő dátum: 2018. május 10., britannica.com
3. Byju években. (2018). Mi az a Henry törvénye? Született 2018. május 10-én, a következőtől: byjus.com
4. Leisurepro & Aquaviews. (2018). Henry's Law 1988. május 10-én, a következő címen szerezhető be: leisurepro.com
5. Annenberg Alapítvány. (2017). 7. szakasz: Henry törvénye. A következő dátum: 2018. május 10., a következő címről: learner.org
6. Monica Gonzalez (2011. április 25.). Henry törvénye. Visszavonták 2018. május 10-én, a következő címen: quimica.laguia2000.com
7. Ian Myles (2009. július 24.). Diver. [Ábra]. A (z) 2018. május 10-én érkezett: flickr.com