Zákon Henryho rovnice, odchýlky, aplikácie

Henryho zákon stanovuje, že pri konštantnej teplote je množstvo plynu rozpusteného v kvapaline priamo úmerné jeho parciálnemu tlaku na povrchu kvapaliny..

V roku 1803 bol postulovaný anglickým fyzikom a chemikom Williamom Henrym. Jeho zákon možno tiež vykladať týmto spôsobom: ak sa zvýši tlak na kvapalinu, tým väčšie množstvo plynu sa v ňom rozpustí.

Tu sa plyn považuje za rozpustenú látku. Na rozdiel od pevnej látky, teplota má negatívny vplyv na jej rozpustnosť. Keď sa teda teplota zvyšuje, plyn má tendenciu unikať z kvapaliny ľahšie smerom k povrchu.

Je to preto, že zvýšenie teploty poskytuje energiu plynným molekulám, ktoré sa navzájom zrážajú a vytvárajú bubliny (horný obrázok). Potom tieto bubliny prekonajú vonkajší tlak a uniknú z kvapaliny.

Ak je vonkajší tlak veľmi vysoký a kvapalina zostane chladná, bubliny sa solubilizujú a len niekoľko plynných molekúl bude „prenasledovať“ povrch.

index

• 1 Rovnica Henryho zákona
• 2 Odchýlka
• 3 Rozpustnosť plynu v kvapaline
  • 3.1 Nenasýtené
  • 3.2 Nasýtené
  • 3.3 Presýtené
• 4 Aplikácie
• 5 Príklady
• 6 Referencie 

Henryho právna rovnica

Môže byť vyjadrená nasledujúcou rovnicou:

P = K_H∙ C

Kde P je parciálny tlak rozpusteného plynu; C je koncentrácia plynu; a K_H je to Henryho konštanta.

Je potrebné pochopiť, že parciálny tlak plynu je ten, ktorý individuálne vyvíja druh zvyšku celkovej zmesi plynov. Celkový tlak nie je väčší ako súčet všetkých parciálnych tlakov (Daltonov zákon):

P_totálnej= P₁ + P₂ + P₃+... + P_n

Počet plynných druhov, ktoré tvoria zmes, predstavuje. \ T n. Napríklad, ak je na povrchu kvapaliny vodná para a CO₂, n sa rovná 2.

odchýlka

Pre plyny zle rozpustné v kvapalinách sa roztok približuje ideálne vyhovujúcemu Henrymu zákonu pre rozpustenú látku.

Avšak, keď je tlak vysoký, sa objaví odchýlka vo vzťahu k Henry, pretože roztok prestane správať ako ideálne zriedený.

Čo to znamená? Solu-rozpustená interakcie rozpustené rozpúšťadlo a začínajú mať vlastné účinky. Ak je roztok príliš zriedený, molekuly plynov "výlučne" obklopený rozpúšťadle, nedbajúc možné stretnutie medzi sebou.

Preto, keď sa roztok prestane ideálne riediť, pozoruje sa strata lineárneho správania v P-grafe_ja vs X_ja.

Na záver k tomuto aspektu: Henryho zákon určuje tlak pár rozpustenej látky v ideálnom zriedenom roztoku. Pokiaľ ide o rozpúšťadlo, platí Raoultov zákon:

P = X∙ P^*

Rozpustnosť plynu v kvapaline

Keď je plyn dobre rozpustený v kvapaline, ako je cukor vo vode, nedá sa odlíšiť od prostredia, čím sa vytvorí homogénny roztok. Inými slovami: v kvapaline sa nepozorujú žiadne bubliny (alebo kryštály cukru)..

Účinná solvatácia plynných molekúl však závisí od niektorých premenných, ako sú: teplota kvapaliny, tlak, ktorý ju ovplyvňuje, a chemická povaha týchto molekúl v porovnaní s tými kvapalinami..

Ak je vonkajší tlak veľmi vysoký, zvyšuje sa šanca, že plyn prenikne povrchom kvapaliny. A na druhej strane, rozpustené plynné molekuly sú ťažšie prekonať tlak, aby sa dosiahol únik von.

Ak je systém kvapalina-plyn miešaný (ako sa to deje v mori a vo vzduchových čerpadlách v nádrži), uprednostňuje sa absorpcia plynu.

A ako to ovplyvní povahu absorpčného rozpúšťadlá plynu? Pokiaľ sa jedná o polárne, ako je voda, vykazujú afinitu k polárnym rozpustených látok, tj týchto plynov, ktoré majú trvalú dipólový moment. Aj keď v prípade, nepolárne, ako sú uhľovodíky alebo tuky, preferované molekuly plynu apolárnou

Napríklad amoniak (NH₃) je plyn, ktorý je veľmi rozpustný vo vode kvôli interakciám vodíkových väzieb. Kým tento vodík (H₂), ktorej malá molekula je nepolárna, interaguje slabo s vodou.

V závislosti od stavu procesu absorpcie plynu v kvapaline môžu byť v nich stanovené nasledujúce stavy:

nenasýtené

Kvapalina je nenasýtená, keď je schopná rozpustiť viac plynu. Je to preto, že vonkajší tlak je väčší ako vnútorný tlak kvapaliny.

nasýtený

Kvapalina vytvára rovnováhu v rozpustnosti plynu, čo znamená, že plyn uniká rovnakou rýchlosťou, s akou preniká do kvapaliny..

Možno to tiež vidieť nasledovne: ak do vzduchu vniknú tri molekuly plynu, tri ďalšie sa vrátia do kvapaliny súčasne.

presýtený

Kvapalina je presýtená plynom, keď je jej vnútorný tlak vyšší ako vonkajší tlak. A pred minimálnou zmenou v systéme uvoľní prebytočný rozpustený plyn, kým sa rovnováha neobnoví.

aplikácie

- Henryho zákon možno použiť na výpočet absorpcie inertných plynov (dusík, hélium, argón, atď.) V rôznych tkanivách ľudského tela, a to spolu s Haldanovou teóriou sú základom tabuliek. dekompresie.

- Dôležitou aplikáciou je nasýtenie plynu v krvi. Keď je krv nenasýtená, plyn sa v nej rozpúšťa, až kým sa nenasýti a prestane sa rozpúšťať. Akonáhle sa to stane, rozpustený plyn v krvi ide do vzduchu.

- Splyňovanie nealkoholických nápojov je príkladom Henryho zákona. Nealkoholické nápoje majú CO₂ rozpustené pri vysokých tlakoch, čím sa udržiava každá z kombinovaných zložiek, ktoré ju obsahujú; a tiež si zachováva charakteristickú chuť oveľa dlhšie.

Keď je fľaša sódy odkrytá, tlak na kvapalinu klesá a uvoľňuje tlak na mieste.

Pretože tlak na kvapalinu je teraz nižší, rozpustnosť CO₂ zostupuje a uniká do atmosféry (dá sa všimnúť vo výstupe z bublín zdola).

- Ako potápač klesá do väčšej hĺbky, vdychovaný dusík nemôže uniknúť, pretože vonkajší tlak mu bráni, rozpúšťa sa v krvi jednotlivca..

Keď potápač rýchlo vystúpi k povrchu, kde sa vonkajší tlak sa stáva, že je menšia, dusík začne prebublávania krv.

To spôsobuje to, čo je známe ako decompression discomfort. Z tohto dôvodu sú potápači povinní pomaly stúpať, takže dusík uniká z krvi pomalšie.

- Štúdium účinkov zníženia molekulárneho kyslíka (O₂) rozpustené v krvi a tkanivách horolezcov alebo lekárov z činností, ktoré zahŕňajú dlhodobý pobyt vo vysokých nadmorských výškach, ako aj obyvateľov pomerne vysokých miest.

- Výskum a zlepšovanie metód používaných na zabránenie prírodným katastrofám, ktoré môžu byť spôsobené prítomnosťou rozpustených plynov vo veľkých vodných plochách, ktoré sa môžu násilne uvoľniť.

Príklady

Henryho zákon platí len vtedy, keď sú molekuly v rovnováhe. Tu je niekoľko príkladov:

- V roztoku kyslíka (O₂) V prietoku krvi táto molekula je považovaná za ťažko rozpustné vo vode, ale ich rozpustnosť značne zvyšuje od vysokému obsahu hemoglobínu v tejto. Takže každá hemoglobín molekula môže viazať štyri molekuly kyslíka sa uvoľňujú do tkanív pre použitie v metabolizme.

- V roku 1986 bol hustý oblak oxidu uhličitého, ktorý bol náhle vylúčený z jazera Nyos (nachádzajúceho sa v Kamerune), udusil približne 1 700 ľudí a veľký počet zvierat, čo bolo vysvetlené týmto zákonom..

- Rozpustnosť, ktorú sa určitý plyn prejavuje v kvapalnom druhu, sa zvyčajne zvyšuje so zvyšujúcim sa tlakom plynu, hoci pri určitých vysokých tlakoch existujú určité výnimky, ako sú molekuly dusíka (N₂).

- Henryho zákon sa neuplatňuje, ak existuje chemická reakcia medzi látkou, ktorá pôsobí ako solut, a látkou, ktorá pôsobí ako rozpúšťadlo; Taký je prípad elektrolytov, ako je kyselina chlorovodíková (HCl)..

referencie

1. Crockford, H.D., Knight Samuel B. (1974). Základy fyzikálno-chémie. (6. vydanie). Editorial C.E.C.S.A., Mexiko. P 111-119.
2. Redakcia Encyclopaedia Britannica. (2018). Henryho zákon. Získané dňa 10. mája 2018, z: britannica.com
3. Byju je. (2018). Čo je Henryho zákon? Získané dňa 10. mája 2018, z: byjus.com
4. Leisurepro & Aquaviews. (2018). Henryho zákon Získaný 10. mája 2018, z: leisurepro.com
5. Nadácia Annenberga. (2017). Časť 7: Henryho zákon. Získané dňa 10. mája 2018, z: learner.org
6. Monica Gonzalez (25. apríl 2011). Henryho zákon. Získané dňa 10. mája 2018, z: quimica.laguia2000.com
7. Ian Myles (24. júla 2009). Potápač. [Obrázok]. Získané dňa 10. mája 2018, z: flickr.com