Το πρόβλημα του νόμου του Henry

Ο νόμος του Χένρι είναι α νόμου περί αερίου που διατυπώθηκε από τον Βρετανό χημικό William Henry το 1803. Ο νόμος δηλώνει ότι σε μια σταθερή θερμοκρασία, η ποσότητα του διαλυμένου αερίου σε έναν όγκο συγκεκριμένου υγρού είναι άμεσα ανάλογη με τη μερική πίεση του αερίου σε ισορροπία με το υγρό. Με άλλα λόγια, η ποσότητα του διαλυμένου αερίου είναι άμεσα ανάλογη με τη μερική πίεση της αέριας φάσης του. Ο νόμος περιέχει έναν παράγοντα αναλογικότητας ο οποίος ονομάζεται σταθερά του νόμου του Henry.

Αυτό το πρόβλημα παράδειγμα δείχνει πώς να χρησιμοποιήσει τον νόμο του Henry για να υπολογίσει τη συγκέντρωση ενός αερίου σε διάλυμα υπό πίεση.

Πόσα γραμμάρια αέριου διοξειδίου του άνθρακα διαλύονται σε φιάλη 1 λίτρου ανθρακούχου νερού, εάν ο κατασκευαστής χρησιμοποιεί μια πίεση 2,4 atm στη διαδικασία εμφιάλωσης στους 25 ° C; Λαμβάνοντας υπόψη: KH του CO2 σε νερό = 29,76 atm / (mol / L) σε 25 ° CSolutionWhen ένα αέριο διαλύεται σε ένα υγρό, οι συγκεντρώσεις τελικά θα φθάσουν στην ισορροπία μεταξύ της πηγής του αερίου και του διαλύματος. Ο νόμος του Henry δείχνει ότι η συγκέντρωση ενός διαλυμένου αερίου σε ένα διάλυμα είναι άμεσα ανάλογη με τη μερική πίεση του αερίου πάνω από το διάλυμα. P = KHC όπου: P είναι η μερική πίεση του αερίου πάνω από το διάλυμα. KH είναι η σταθερά του νόμου του Henry για τη λύση. C είναι η συγκέντρωση του διαλελυμένου αερίου σε διάλυμα. C = P / KHC = 2,4 atm / 29,76 atm / (mol / L) C = 0,08 mol / LΕπειδή έχουμε μόνο 1 λίτρο νερού, έχουμε 0,08 mol CO.

Μετατρέψτε κιλά σε γραμμάρια:

μάζα του 1 mol CO₂ = 12+ (16x2) = 12 + 32 = 44 g

g CO2 = molCO2 χ (44 g / mol) g CO2 = 8,06 χ 10-2 mol χ 44 g / mol CO2 = 3,52 gAnswer

Υπάρχουν 3,52 g CO₂ διαλύεται σε φιάλη 1 λίτρου ανθρακούχου νερού από τον κατασκευαστή.

Πριν ανοίξει ένα δοχείο σόδα, σχεδόν όλο το αέριο πάνω από το υγρό είναι διοξείδιο του άνθρακα. Όταν το δοχείο ανοίγει, το αέριο διαφεύγει, μειώνοντας τη μερική πίεση του διοξειδίου του άνθρακα και επιτρέποντας στο διαλυμένο αέριο να βγει από το διάλυμα. Γι 'αυτό η σόδα είναι αχνά.

Ο τύπος του νόμου του Χένρι μπορεί να γραφτεί με άλλους τρόπους για εύκολο υπολογισμό χρησιμοποιώντας διαφορετικές μονάδες, ιδιαίτερα του K_H. Ακολουθούν μερικές κοινές σταθερές για τα αέρια σε νερό στα 298 Κ και τις εφαρμοστέες μορφές του νόμου του Χένρι:

Που:

• μεγάλο_soln είναι λίτρα διαλύματος.
• ντο_υδ είναι γραμμομόρια αερίου ανά λίτρο διαλύματος.
• Το P είναι μερικό πίεση του αερίου πάνω από το διάλυμα, τυπικά σε απόλυτη πίεση ατμόσφαιρας.
• Χ_υδ είναι γραμμομοριακό κλάσμα του αερίου σε διάλυμα, το οποίο είναι περίπου ίσο με τα γραμμομόρια αερίου ανά γραμμομόριο νερού.
• atm σημαίνει ατμόσφαιρες απόλυτης πίεσης.

Ο νόμος του Henry είναι μόνο μια προσέγγιση που ισχύει για αραιά διαλύματα. Το περαιτέρω σύστημα διαφέρει από τις ιδανικές λύσεις ( όπως με κάθε νόμο για το φυσικό αέριο), τόσο λιγότερο ακριβής θα είναι ο υπολογισμός. Γενικά, ο νόμος του Henry λειτουργεί καλύτερα όταν η διαλελυμένη ουσία και ο διαλύτης είναι χημικά παρόμοιες μεταξύ τους.

Ο νόμος του Χένρι χρησιμοποιείται σε πρακτικές εφαρμογές. Για παράδειγμα, χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της ποσότητας του διαλυμένου οξυγόνου και του αζώτου στο αίμα των δύτες για να βοηθήσει στον προσδιορισμό του κινδύνου ασθένειας αποσυμπίεσης (στροφές).

Francis L. Smith και Allan H. Harvey (Σεπτ. 2007), "Αποφυγή κοινών παγίδων κατά τη χρήση του νόμου του Henry", "Πρόοδος χημικής τεχνολογίας" (CEP), σελ. 33-39