Henry's Law: likning, avvik, applikasjoner
Henriks lov sier at ved en konstant temperatur er mengden gass oppløst i en væske direkte proporsjonal med partialtrykket på overflaten av væsken.
Den ble postulert i år 1803 av den engelske fysikeren og kjemiker William Henry. Dets lov kan også tolkes på denne måten: Hvis trykket på væsken øker, jo større mengde gass oppløses i den.
Her betraktes gassen som løsningen av løsningen. I motsetning til fast oppløsning, har temperaturen en negativ effekt på dets oppløselighet. Således, som temperaturen øker, har gassen en tendens til å unnslippe fra væsken lettere mot overflaten.
Dette skyldes at økningen i temperatur gir energi til de gassformige molekylene, som kolliderer med hverandre for å danne bobler (toppbilde). Så overvinne disse boblene det ytre trykket og flykte fra væskesinen.
Hvis det eksterne trykket er veldig høyt, og væsken forblir kjølig, blir boblene solubilisert og bare noen få gassformige molekyler vil "hjemsøke" overflaten.
Henry's Law Equation
Det kan uttrykkes av følgende ligning:
P = K H ∙ C
Hvor P er partialtrykket av oppløst gass; C er konsentrasjonen av gassen; og K H er Henrys konstante.
Det er nødvendig å forstå at partialtrykk av en gass er det som individuelt utøver en slags resten av den totale gassblandingen. Og det totale trykket er ikke mer enn summen av alle delvise pressene (Daltons lov):
P Totalt = P 1 + P 2 + P 3 + ... + P n
Antallet gassformige arter som utgjør blandingen er representert ved n . For eksempel, hvis det er vanndamp og CO 2 på overflaten av en væske, er n lik 2.
avvik
For gasser som er dårlig oppløselige i væsker, tilnærmer løsningen ideelt til å overholde Henriks lov for løsningen.
Men når trykket er høyt oppstår en avvik fra Henry, fordi løsningen slutter å virke som en ideell fortynning.
Hva betyr det? At løsningen av løsemiddel og løsemiddel-løsningsmiddel begynner å ha sine egne effekter. Når løsningen er meget fortynnet, er gassmolekylene "utelukkende" omgitt av løsningsmiddel, og despiser de mulige møtene mellom seg selv.
Derfor, når løsningen ikke lenger er ideell, observeres tapet av lineær oppførsel i grafen P i vs X i .
I konklusjonen til dette aspektet: Henrys lov bestemmer damptrykket av et oppløsningsmiddel i en ideell fortynnet løsning. For løsningsmidlet gjelder Raoults lov:
P A = X A ∙ P A *
Løselighet av en gass i væsken
Når en gass er godt oppløst i en væske, som sukker i vann, kan den ikke skille seg fra omgivelsene og danner dermed en homogen løsning. Med andre ord: ingen bobler observeres i væsken (eller sukkerkrystaller).
Den effektive løsningen av gassformige molekyler er imidlertid avhengig av noen variabler som: væskens temperatur, trykket som påvirker det og den kjemiske naturen til disse molekylene sammenlignet med væskens temperatur.
Hvis det ytre trykket er veldig høyt, øker sjansene for at gassen trenger inn i væskens overflate. Og på den annen side er oppløste gassformige molekyler vanskeligere å overvinne hendelsestrykket for å unnslippe til utsiden.
Hvis væskesystemet er under omrøring (som det skjer i sjøen og i luftpumper inne i tanken), er gassabsorpsjonen favorisert.
Og, hvordan påvirker løsningsmidlets natur absorpsjonen av en gass? Hvis det er polært, som vann, vil det vise affinitet for polare løsemidler, det vil si for de gasser som har et permanent dipolmoment. Selv om det er ikke-polært, som hydrokarboner eller fett, vil det foretrekke apolære gassformige molekyler
For eksempel er ammoniakk (NH3) en gass som er meget løselig i vann på grunn av vekselvirkninger av hydrogenbindinger. Mens hydrogen (H 2 ), hvis små molekyl er apolar, virker svakt med vann.
Også, avhengig av tilstanden til gassabsorpsjonsprosessen i væsken, kan følgende tilstander etableres i dem:
umettet
Væsken er umettet når den er i stand til å oppløse mer gass. Dette skyldes at eksternt trykk er større enn væskens indre trykk.
mettet
Væsken etablerer en balanse i løseligheten av gassen, noe som betyr at gassen rømmer med samme hastighet som den kommer inn i væsken.
Det kan også sees som følger: Hvis tre gassmolekyler kommer ut i luften, vil tre andre komme tilbake til væsken samtidig.
mettet
Væsken er overmettet med gass når det indre trykket er høyere enn det ytre trykket. Og før en minimumsendring i systemet vil den frigjøre overflødig oppløst gass inntil likevekten gjenopprettes.
søknader
- Henriks lov kan brukes til å beregne absorpsjon av inerte gasser (nitrogen, helium, argon, etc.) i forskjellige vev i menneskekroppen, og at sammen med Haldanes teori er grunnlaget for tabellene av dekompresjon.
- En viktig applikasjon er metning av gass i blodet. Når blodet er umettet, oppløses gassen i den, til den mates og slutter å løses mer. Når dette skjer, går den oppløste gassen i blodet inn i luften.
- Forgassingen av brus er et eksempel på Henriks lov anvendt. Frisør har oppløst CO 2 under høyt trykk, og opprettholder dermed hver av de kombinerte komponentene som gjør det opp; og i tillegg beholder den den karakteristiske smaken langt lenger.
Når sodaflasken blir avdekket, reduseres trykket på væsken, og gir trykket omgående ut.
Fordi trykket på væsken er nå lavere, faller CO 2 -oppløseligheten og kommer ut i miljøet (det kan bli lagt merke til i boblenes oppgang fra bunnen).
- Som en dykker ned til større dybder, kan det inhalerte nitrogenet ikke unnslippe fordi det ytre trykket forhindrer det, oppløses i individets blod.
Når dykkeren raskt stiger til overflaten, hvor det eksterne trykket blir mindre, begynner nitrogen å boble opp i blodet.
Dette forårsaker det som kalles dekompresjons ubehag. Det er av denne grunn at dykkere må stige sakte, slik at nitrogen slippes langsommere fra blodet.
- Studie av effekten av reduksjonen av molekylært oksygen (O 2 ) oppløst i blod og vev av fjellklatrere eller utøvere av aktiviteter som involverer langvarig opphold i høye høyder, samt i innbyggere på ganske høye steder.
- Forskning og forbedring av metodene som brukes til å unngå naturkatastrofer som kan skyldes tilstedeværelsen av oppløste gasser i store vannkilder som kan løses på en voldelig måte.
eksempler
Henrys lov gjelder bare når molekylene er i likevekt. Her er noen eksempler:
- I oksygen (O 2 ) -oppløsningen i blodvæsken anses dette molekylet å være dårlig oppløselig i vann, selv om dets oppløselighet øker på grunn av det høye innholdet av hemoglobin i den. Således kan hvert molekyl av hemoglobin binde til fire molekyler oksygen som frigjøres i vevet som skal brukes i metabolismen.
- I 1986 var det en tykk skygge av karbondioksid som ble plutselig utvist fra Nyosjøen (lokalisert i Kamerun), kvæte ca 1700 mennesker og et stort antall dyr, som ble forklart av denne loven.
- Løseligheten som en viss gass manifesterer i en flytende art øker vanligvis som gasstrykket øker, selv om det ved høye trykk er visse unntak, som nitrogenmolekyler (N 2 ).
- Henry's lov gjelder ikke når det er kjemisk reaksjon mellom stoffet som virker som et løsemiddel og det som virker som et løsningsmiddel; Slike er tilfelle av elektrolytter, slik som saltsyre (HCl).
