Henryn yhtälön laki, poikkeama, sovellukset

Henryn laki todetaan, että vakiolämpötilassa nesteeseen liuotetun kaasun määrä on suoraan verrannollinen sen osapaineeseen nesteen pinnalla..

Englannin fyysikko ja apteekki William Henry väitti sen vuonna 1803. Sen lakia voidaan myös tulkita tällä tavalla: jos nesteen paine kasvaa, sitä suurempi on siihen liuenneen kaasun määrä.

Täällä kaasua pidetään liuoksen liuoksena. Toisin kuin kiinteä liuos, lämpötila vaikuttaa kielteisesti sen liukoisuuteen. Siten lämpötilan noustessa kaasu pyrkii pääsemään helpommin nestettä kohti pintaa.

Tämä johtuu siitä, että lämpötilan nousu tuottaa energiaa kaasumaisille molekyyleille, jotka törmäävät toistensa kanssa muodostamaan kuplia (yläkuva). Sitten nämä kuplat voittavat ulkoisen paineen ja pääsevät pois nesteestä.

Jos ulkoinen paine on hyvin korkea ja neste pysyy viileänä, kuplat liukenevat ja vain muutamat kaasumaiset molekyylit "vaeltavat" pintaa.

indeksi

• 1 Henryn lain yhtälö
• 2 Poikkeama
• 3 Kaasun liukoisuus nesteeseen
  • 3.1 Tyydyttymätön
  • 3.2 Kyllästetty
  • 3.3 Ylijäämä
• 4 Sovellukset
• 5 Esimerkkejä
• 6 Viitteet 

Henry's Law Equation

Se voidaan ilmaista seuraavalla yhtälöllä:

P = K_H∙ C

Missä P on liuenneen kaasun osapaine; C on kaasun konsentraatio; ja K_H se on Henryn vakio.

On ymmärrettävä, että kaasun osapaine on se, joka erikseen käyttää eräänlaista loppuosaa kaasun kokonaisseoksesta. Ja kokonaispaine ei ole enempää kuin kaikkien osittaisten paineiden summa (Daltonin laki):

P_kokonais-= P₁ + P₂ + P₃+... + P_n

Seosta muodostavien kaasumaisten lajien lukumäärää edustaa n. Esimerkiksi jos nesteen pinnalla on vesihöyryä ja CO: ta₂, n on yhtä suuri kuin 2.

poikkeama

Nesteisiin huonosti liukenevien kaasujen osalta liuos on suunnilleen sopiva Henryn lakisääteisen liuoksen suhteen.

Kuitenkin, kun paine on korkea, tapahtuu poikkeama Henrystä, koska liuos lakkaa toimimasta ideaalisesti laimennettuna.

Mitä se tarkoittaa? Liukoisten liuottimien ja liuottimien välisten vuorovaikutusten vuorovaikutus alkaa omilla vaikutuksillaan. Kun liuos on hyvin laimennettu, kaasumolekyylit ovat "yksinomaan" ympärillä liuottimia, jotka halveksivat mahdollisia kohtaamisia keskenään.

Siksi, kun liuos lopetetaan ideaalisesti laimennettuna, P-kaavion lineaarisen käyttäytymisen menetys havaitaan_minä vs. X_minä.

Tämän näkökohdan mukaan: Henryn laki määrittää liuoksen höyrynpaineen ihanteellisessa laimeassa liuoksessa. Raoultin laki koskee liuotinta:

P = X∙ P^*

Kaasun liukoisuus nesteeseen

Kun kaasu liuotetaan hyvin nesteeseen, kuten sokeriin vedessä, sitä ei voida erottaa ympäristöstä, jolloin muodostuu homogeeninen liuos. Toisin sanoen: nesteen (tai sokerikiteiden) kuplia ei havaita.

Kaasumaisten molekyylien tehokas solvaatio riippuu kuitenkin joistakin muuttujista, kuten nesteen lämpötilasta, siihen vaikuttavasta paineesta ja näiden molekyylien kemiallisesta luonteesta nesteen ominaisuuksiin verrattuna..

Jos ulkoinen paine on hyvin suuri, kaasun tunkeutuminen nesteen pintaan kasvaa. Ja toisaalta liuenneet kaasumaiset molekyylit ovat vaikeampia voittaa tapahtumapaine, jotta päästään ulospäin.

Jos nestekaasujärjestelmä on sekoituksessa (kuten tapahtuu merellä ja säiliön sisällä olevissa ilmapumpuissa), kaasun imeytyminen suosii.

Miten liuottimen luonne vaikuttaa kaasun imeytymiseen? Jos se on polaarinen, kuten vesi, se osoittaa affiniteettia polaarisille liuoksille eli niille kaasuille, joilla on pysyvä dipolimomentti. Vaikka se ei ole polaarinen, kuten hiilivedyt tai rasvat, se suosii apolaarisia kaasumaisia ​​molekyylejä

Esimerkiksi ammoniakki (NH₃) on kaasu, joka on hyvin vesiliukoinen, koska se on vuorovaikutus vetysidosten kanssa. Vaikka tämä vety (H₂), jonka pieni molekyyli on apolaarinen, vuorovaikutuksessa heikosti veden kanssa.

Kaasun absorptioprosessin tilasta riippuen myös seuraavat tilat voidaan määrittää:

tyydyttymätön

Neste on tyydyttymätön, kun se pystyy liuottamaan enemmän kaasua. Tämä johtuu siitä, että ulkoinen paine on suurempi kuin nesteen sisäinen paine.

tyydyttynyt

Neste muodostaa tasapainon kaasun liukoisuudessa, mikä tarkoittaa, että kaasu poistuu samalla nopeudella, jolla se tunkeutuu nesteeseen.

Se voidaan myös nähdä seuraavasti: jos kolme kaasumolekyyliä pakenee ilmaan, kolme muuta palaa samaan aikaan nesteeseen.

supersaturated

Neste on ylikyllästetty kaasulla, kun sen sisäinen paine on suurempi kuin ulkoinen paine. Ja ennen järjestelmän minimimuutosta se vapauttaa liuenneen kaasun, kunnes tasapaino palautuu.

sovellukset

- Henryn lakia voidaan soveltaa laskemaan inerttien kaasujen (typpi, helium, argoni jne.) Imeytyminen ihmiskehon eri kudoksissa ja että yhdessä Haldanen teorian kanssa on perustana taulukoiden taulukko. purku.

- Tärkeä sovellus on kaasun kyllästyminen veressä. Kun veri on tyydyttymätön, kaasu liukenee siihen, kunnes se kyllästyy ja lakkaa liukenemasta enemmän. Kun tämä tapahtuu, veren liuennut kaasu menee ilmaan.

- Virvoitusjuomien kaasutus on esimerkki Henryn lakista. Virvoitusjuomilla on CO₂ liuenneet korkeassa paineessa, jolloin ylläpidetään jokainen yhdistetty komponentti, joka käsittää sen; ja se säilyttää myös ominaista makua paljon kauemmin.

Kun soodapullo on peitetty, nesteen paine laskee ja paine vapautuu paikasta.

Koska nesteen paine on nyt pienempi, CO: n liukoisuus₂ se laskeutuu ja pakenee ilmakehään (se voidaan huomata kuplien nousussa alhaalta).

- Koska sukeltaja laskeutuu suurempaan syvyyteen, inhalaatio-typpi ei voi paeta, koska ulkoinen paine estää sitä, liukenee yksilön veressä.

Kun sukeltaja nousee nopeasti pintaan, jossa ulkoinen paine laskee, typpi alkaa kuplia ylös veressä.

Tämä aiheuttaa sitä, mitä tunnetaan dekompressio-epämukavuutena. Tästä syystä sukeltajien täytyy nousta hitaasti, jotta typpi pääsee hitaammin verestä.

- Molekyylin hapen vaikutusten tutkiminen (O₂), joka on liuotettu vuorikiipeilijöiden veri ja kudokset tai harjoittajat, joilla on pitkäaikaista oleskelua korkeilla korkeuksilla, sekä melko korkeiden paikkojen asukkaille.

- Luonnonkatastrofien välttämiseksi käytettävien menetelmien tutkimus ja parantaminen, joka voi johtua liuenneiden kaasujen esiintymisestä valtavissa vesistöissä, jotka voidaan vapauttaa väkivaltaisesti.

esimerkit

Henryn lakia sovelletaan vain silloin, kun molekyylit ovat tasapainossa. Seuraavassa on muutamia esimerkkejä:

- Happiliuoksessa (O₂) verenkierrossa tätä molekyyliä pidetään huonosti veteen liukenevana, vaikka sen liukoisuus lisääntyy suuresti sen sisältämän suuren hemoglobiinipitoisuuden vuoksi. Siten kukin hemoglobiinimolekyyli voi sitoutua neljään happea sisältävään molekyyliin, jotka vapautuvat aineenvaihdunnassa käytettäviin kudoksiin..

- Vuonna 1986 oli paksu hiilidioksidipilvi, joka oli yhtäkkiä karkotettu Nyos-järvestä (Kamerunissa), tukahduttamalla noin 1700 ihmistä ja suurta määrää eläimiä, mikä selitettiin tällä lailla..

- Liukoisuus, jonka tietty kaasu ilmentyy nestemäisessä lajissa, kasvaa yleensä kaasun paineen kasvaessa, vaikkakin tietyillä korkeilla paineilla on tiettyjä poikkeuksia, kuten typpimolekyylejä (N₂).

- Henryn lakia ei sovelleta, kun aineen, joka toimii liuoksena, ja aineen, joka toimii liuottimena, välillä on kemiallinen reaktio; Tällainen koskee elektrolyyttejä, kuten suolahappoa (HCl)..

viittaukset

1. Crockford, H. D., Knight Samuel B. (1974). Fysikokemian perusteet. (6. painos). Toimituksellinen C.E.C.S.A., Meksiko. P 111-119.
2. Encyclopaedia Britannican toimittajat. (2018). Henryn laki. Haettu 10. toukokuuta 2018 alkaen: britannica.com
3. Byju n. (2018). Mikä on Henryn laki? Haettu 10. toukokuuta 2018 alkaen: byjus.com
4. Leisurepro & Aquaviews. (2018). Henryn laki Haettu 10. toukokuuta 2018 osoitteesta: leisurepro.com
5. Annenbergin säätiö. (2017). Jakso 7: Henryn laki. Haettu 10. toukokuuta 2018 osoitteesta: learner.org
6. Monica Gonzalez (25. huhtikuuta 2011). Henryn laki. Haettu 10. toukokuuta 2018 alkaen: quimica.laguia2000.com
7. Ian Myles (24. heinäkuuta 2009). Sukeltaja. [Kuva]. Haettu 10. toukokuuta 2018 alkaen: flickr.com