Pravo enačbe Henryja, odstopanja, aplikacije



The Henryjev zakon ugotavlja, da je pri konstantni temperaturi količina plina, raztopljenega v tekočini, neposredno sorazmerna njenemu parcialnemu tlaku na površini tekočine..

Leta 1803 so ga postavili angleški fizik in kemik William Henry. Njen zakon je mogoče razlagati tudi na ta način: če se poveča pritisk na tekočino, večja je količina plina, raztopljenega v njem.

Tu se plin šteje kot raztopina raztopine. Za razliko od trdne snovi ima temperatura negativne učinke na njeno topnost. Tako se pri naraščanju temperature plin lažje izteče iz tekočine lažje proti površini.

To je zato, ker povečanje temperature zagotavlja energijo plinastim molekulam, ki trčijo med seboj in tvorijo mehurčke (zgornja slika). Nato ti mehurčki premagajo zunanji pritisk in pobegnejo iz tekočine.

Če je zunanji pritisk zelo visok in tekočina ostane hladna, bodo mehurčki topni in le nekaj plinastih molekul bo "preganjalo" površino..

Indeks

  • 1 Enačba Henryjevega zakona
  • 2 Odstopanje
  • 3 Topnost plina v tekočini
    • 3.1 Nenasičene
    • 3.2 Nasičene
    • 3.3 Prezasičenost
  • 4 Aplikacije
  • 5 Primeri
  • 6 Reference 

Henryjeva pravna enačba

Lahko se izrazi z naslednjo enačbo:

P = KH. C

Kjer je P parcialni tlak raztopljenega plina; C je koncentracija plina; in KH Henry je konstanten.

Treba je razumeti, da je parcialni tlak plina tisti, ki posamično izvaja določeno vrsto preostale plinske mešanice. Skupni tlak pa ni več kot vsota vseh delnih tlakov (Daltonov zakon):

PSkupaj= P1 + P2 + P3+... + Pn

Število plinastih vrst, ki sestavljajo mešanico, predstavlja. \ T n. Na primer, če je na površini tekočine vodna para in CO2, n je enako 2.

Odstopanje

Pri plinih, ki so slabo topni v tekočinah, se raztopina v idealnem primeru približa Henryjevemu zakonu o topilu.

Vendar, ko je pritisk visok, pride do odstopanja od Henryja, ker se raztopina preneha obnašati kot idealno razredčena.

Kaj to pomeni? Da interakcije med raztopljeno snovjo in topljeno raztopino - topilo začnejo učinkovati. Ko je raztopina zelo razredčena, so plinske molekule "izključno" obdane s topilom, ki prezrejo možna srečanja med seboj.

Torej, ko raztopina preneha biti idealno razredčena, se opazi izguba linearnega obnašanja v P diagramui vs Xi.

V zaključku tega vidika: Henryjev zakon določa parni tlak raztopine v idealni razredčeni raztopini. Medtem ko se za topilo uporablja Raoultov zakon:

PA = XA. PA*

Topnost plina v tekočini

Ko je plin dobro raztopljen v tekočini, kot je sladkor v vodi, ga ni mogoče ločiti od okolja in tako tvoriti homogeno raztopino. Z drugimi besedami: v tekočini (ali kristalih sladkorja) ni opaziti mehurčkov.

Vendar pa je učinkovita solvatacija plinastih molekul odvisna od nekaterih spremenljivk, kot so: temperatura tekočine, tlak, ki vpliva na to, in kemijska narava teh molekul v primerjavi s tistimi v tekočini..

Če je zunanji pritisk zelo visok, se možnosti za prodor plina na površino tekočine povečajo. Po drugi strani pa so raztopljene plinske molekule težje premagati pritisk, da bi dosegli pobeg v zunanjost.

Če je sistem tekočega plina v mešanju (kot se dogaja v morju in v zračnih črpalkah v rezervoarju), je absorpcija plina prednost..

In kako narava topila vpliva na absorpcijo plina? Če je polarna, kot voda, bo pokazala afiniteto za polarne solute, to je za pline, ki imajo stalen dipolni trenutek. Če je nepolarna, kot so ogljikovodiki ali maščobe, bo raje apolarne plinaste molekule.

Na primer amoniak (NH3) je plin, ki je zelo topen v vodi zaradi medsebojnega delovanja vodikovih vezi. Medtem ko je vodik (H2), katere majhna molekula je nepolarna, slabo vpliva na vodo.

Tudi glede na stanje procesa absorpcije plina v tekočini se v njih lahko določijo naslednje stanja:

Nenasičena

Tekočina je nenasičena, kadar lahko raztopi več plina. To je zato, ker je zunanji tlak večji od notranjega tlaka tekočine.

Nasičene

Tekočina vzpostavlja ravnovesje v topnosti plina, kar pomeni, da plin uhaja pri enaki hitrosti, s katero prodira v tekočino..

Vidimo lahko tudi naslednje: če tri plinske molekule pobegnejo v zrak, se trije drugi hkrati vrnejo v tekočino.

Prezasičen

Tekočina je prezračena s plinom, če je njen notranji tlak višji od zunanjega tlaka. In pred minimalno spremembo v sistemu, bo sprostil presežek raztopljenega plina, dokler se ravnotežje ne povrne.

Aplikacije

- Henryjevo pravo se lahko uporabi za izračun absorpcije inertnih plinov (dušik, helij, argon itd.) V različnih tkivih človeškega telesa, ki so skupaj s Haldaneovo teorijo osnova tabel. dekompresija.

- Pomembna aplikacija je nasičenje plina v krvi. Ko je kri nenasičena, se plin v njem raztopi, dokler ne nasiči in ne preneha več raztapljati. Ko se to zgodi, raztopljeni plin v krvi gre v zrak.

- Gasifikacija brezalkoholnih pijač je primer uporabe Henryjevega prava. Brezalkoholne pijače imajo CO2 raztopi pod visokim tlakom in tako ohranja vsako od sestavljenih komponent, ki ga sestavljajo; ohranja pa tudi značilen okus dlje.

Ko je steklenička sode odkrita, se tlak na tekočini zmanjša in sprošča pritisk na kraju samem.

Ker je pritisk na tekočino zdaj nižji, je topnost CO2 spušča se in pobegne v ozračje (opazimo ga pri vzponu mehurčkov z dna).

- Ko se potapljač spušča na večjo globino, se vdihnjeni dušik ne more izogniti, ker ga zunanji pritisk preprečuje, raztaplja v krvi posameznika..

Ko se potapljač hitro dvigne na površje, kjer se zunanji pritisk zniža, se dušik v krvi zažene.

To povzroča tako imenovano dekompresijsko nelagodje. Zato se od potapljačev zahteva, da se počasi dvigujejo, tako da dušik počasi izstopa iz krvi.

- Študija učinkov zmanjšanja molekulskega kisika (O2) raztopljen v krvi in ​​tkivih planincev ali praktikantov dejavnosti, ki vključujejo dolgotrajno bivanje na visokih nadmorskih višinah, kot tudi v prebivalci precej visokih mest.

- Raziskave in izboljšave metod, ki se uporabljajo za preprečevanje naravnih nesreč, ki jih lahko povzroči prisotnost raztopljenih plinov v velikih vodnih telesih, ki se lahko nasilno sprostijo.

Primeri

Henryjeva zakonodaja velja le, če so molekule v ravnovesju. Tu je nekaj primerov:

- V raztopini kisika (O2) v krvi to molekulo šteje za slabo topno v vodi, čeprav se njena topnost močno poveča zaradi visoke vsebnosti hemoglobina v njem. Tako se lahko vsaka molekula hemoglobina veže na štiri molekule kisika, ki se sproščajo v tkivih, ki se uporabljajo pri presnovi.

- Leta 1986 je bil gostem oblaku ogljikovega dioksida, ki je bil nenadoma izgnan iz jezera Nyos (v Kamerunu), ki je zadušil približno 1700 ljudi in veliko število živali, kar je bilo pojasnjeno s tem zakonom..

- Topnost, ki jo določen plin kaže v tekoči vrsti, se običajno poveča z naraščanjem tlaka plina, čeprav ob določenih visokih tlakih obstajajo določene izjeme, kot so molekule dušika (N).2).

- Henryjeva zakonodaja se ne uporablja, kadar obstaja kemijska reakcija med snovjo, ki deluje kot topnost, in snovjo, ki deluje kot topilo; Tak je primer elektrolitov, kot je klorovodikova kislina (HCl)..

Reference

  1. Crockford, H.D., Knight Samuel B. (1974). Osnove fizikalne kemije. (6. izd.). Uvodnik C.E.C.A., Mehika. P 111-119.
  2. Uredniki Enciklopedije Britannica. (2018). Henryjev zakon. Pridobljeno 10. maja 2018, iz: britannica.com
  3. Byju's (2018). Kaj je Henryjev zakon? Pridobljeno 10. maja 2018, od: byjus.com
  4. Leisurepro & Aquaviews. (2018). Henry's Law Vzpostavljeno 10. maja 2018, od: leisurepro.com
  5. Fundacija Annenberg. (2017). Oddelek 7: Henryjev zakon. Pridobljeno 10. maja 2018, od: learner.org
  6. Monica Gonzalez (25. april 2011). Henryjev zakon. Vzpostavljeno 10. maja 2018, od: quimica.laguia2000.com
  7. Ian Myles (24. julij 2009). Diver [Slika] Pridobljeno 10. maja 2018, s strani flickr.com