Закон Генри уравнения, отклонения, приложения

Закон Генри устанавливает, что при постоянной температуре количество газа, растворенного в жидкости, прямо пропорционально его парциальному давлению на поверхности жидкости.

Он был постулирован в 1803 году английским физиком и химиком Уильямом Генри. Его закон также можно интерпретировать следующим образом: если давление на жидкость увеличивается, тем большее количество газа растворяется в ней.

Здесь газ рассматривается как раствор раствора. В отличие от твердого растворенного вещества, температура отрицательно влияет на его растворимость. Таким образом, при повышении температуры газ имеет тенденцию легче выходить из жидкости к поверхности.

Это связано с тем, что повышение температуры обеспечивает энергию газообразным молекулам, которые сталкиваются друг с другом, образуя пузырьки (верхнее изображение). Затем эти пузырьки преодолевают внешнее давление и выходят из жидкости.

Если внешнее давление очень высокое, а жидкость остается холодной, пузырьки будут растворяться, и только несколько газообразных молекул будут "преследовать" поверхность.

индекс

• 1 Уравнение закона Генри
• 2 Отклонение
• 3 Растворимость газа в жидкости
  • 3.1 Ненасыщенные
  • 3.2 Насыщенный
  • 3.3 перенасыщенный
• 4 Приложения
• 5 примеров
• 6 Ссылки 

Уравнение закона Генри

Это можно выразить следующим уравнением:

P = K_H∙ C

Где P - парциальное давление растворенного газа; С - концентрация газа; и К_H это постоянная Генри.

Необходимо понимать, что парциальное давление газа - это то, которое индивидуально создает вид остальной части всей газовой смеси. И общее давление не больше, чем сумма всех парциальных давлений (закон Далтона):

P_общий= P₁ + P₂ + P₃+... + P_N

Количество газообразных частиц, составляющих смесь, представлено N. Например, если на поверхности жидкости есть водяной пар и СО₂, N равно 2.

отклонение

Для газов, плохо растворимых в жидкостях, решение приближается идеально, в соответствии с законом Генри для растворенного вещества.

Однако когда давление высокое, возникает отклонение от Генри, потому что раствор перестает вести себя как идеально разбавленный.

Что это значит? Что взаимодействия растворенного вещества и растворенного вещества начинают иметь свои собственные эффекты. Когда раствор сильно разбавлен, молекулы газа «исключительно» окружены растворителем, презирая возможные столкновения между собой..

Поэтому, когда раствор перестает быть идеально разбавленным, наблюдается потеря линейного поведения на графике P_Я против Х_Я.

В заключение к этому аспекту: закон Генри определяет давление пара растворенного вещества в идеальном разбавленном растворе. В отношении растворителя действует закон Рауля:

P = X∙ P^*

Растворимость газа в жидкости

Когда газ хорошо растворяется в жидкости, как сахар в воде, его невозможно отличить от окружающей среды, образуя гомогенный раствор. Другими словами: в жидкости не наблюдается пузырьков (или кристаллов сахара).

Однако эффективная сольватация газообразных молекул зависит от некоторых переменных, таких как: температура жидкости, давление, которое на нее влияет, и химическая природа этих молекул по сравнению с жидкостью..

Если внешнее давление очень высокое, шансы проникновения газа на поверхность жидкости возрастают. А с другой стороны, растворенным газообразным молекулам сложнее преодолеть падающее давление, чтобы добиться выхода наружу.

Если газожидкостная система находится в состоянии перемешивания (как это происходит в море и в воздушных насосах внутри резервуара), поглощение газа является предпочтительным.

И как природа растворителя влияет на поглощение газа? Если он полярный, как вода, он будет проявлять сродство к полярным растворам, то есть к тем газам, которые имеют постоянный дипольный момент. Хотя, если он неполярный, такой как углеводороды или жиры, он предпочтет неполярные газообразные молекулы

Например, аммиак₃) является газом, который очень хорошо растворяется в воде благодаря взаимодействию водородных связей. Пока что водород (Н₂), чья малая молекула неполярна, слабо взаимодействует с водой.

Также в зависимости от состояния процесса абсорбции газа в жидкости в них могут быть установлены следующие состояния:

ненасыщенный

Жидкость ненасыщенная, когда она способна растворять больше газа. Это потому, что внешнее давление больше, чем внутреннее давление жидкости.

насыщенный

Жидкость устанавливает баланс в растворимости газа, что означает, что газ выходит с той же скоростью, с которой он проникает в жидкость.

Это также можно увидеть следующим образом: если три молекулы газа попадут в воздух, три другие вернутся в жидкость одновременно.

перенасыщенный

Жидкость перенасыщена газом, когда ее внутреннее давление выше, чем внешнее давление. И, до минимального изменения в системе, он будет выпускать избыток растворенного газа, пока не восстановится равновесие.

приложений

- Закон Генри может быть применен для расчета поглощения инертных газов (азота, гелия, аргона и т. Д.) В различных тканях человеческого тела, и что вместе с теорией Холдейна являются основой таблиц декомпрессия.

- Важным применением является насыщение газа кровью. Когда кровь ненасыщена, газ растворяется в ней, пока она не насыщается и не прекращает больше растворяться. Как только это происходит, растворенный в крови газ попадает в воздух.

- Газификация безалкогольных напитков является примером применения закона Генри. Безалкогольные напитки имеют СО₂ растворяется при высоком давлении, сохраняя тем самым каждый из объединенных компонентов, которые его составляют; а также, он сохраняет характерный вкус гораздо дольше.

Когда бутылка с газировкой открыта, давление на жидкость снижается, сбрасывая давление на месте.

Поскольку давление на жидкость теперь ниже, растворимость СО₂ он спускается и уходит в атмосферу (это можно заметить при всплытии пузырьков снизу).

- Когда дайвер спускается на большую глубину, вдыхаемый азот не может вырваться, потому что внешнее давление препятствует ему, растворяясь в крови человека..

Когда дайвер быстро поднимается на поверхность, где внешнее давление становится ниже, азот начинает пузыриться в крови.

Это вызывает то, что известно как дискомфорт декомпрессии. Именно по этой причине дайверы должны медленно подниматься, чтобы азот выходил из крови медленнее.

- Изучение влияния снижения молекулярного кислорода (О₂) растворены в крови и тканях альпинистов или практикующих специалистов, связанных с длительным пребыванием на больших высотах, а также у жителей достаточно высоких мест.

- Исследование и усовершенствование методов, используемых для предотвращения стихийных бедствий, которые могут быть вызваны присутствием растворенных газов в огромных водоемах, которые могут быть выброшены с применением силы.

примеров

Закон Генри применяется только тогда, когда молекулы находятся в равновесии. Вот несколько примеров:

- В растворе кислорода (O₂) в крови эта молекула считается плохо растворимой в воде, хотя ее растворимость значительно возрастает из-за высокого содержания в ней гемоглобина. Таким образом, каждая молекула гемоглобина может связываться с четырьмя молекулами кислорода, которые выделяются в тканях для использования в обмене веществ..

- В 1986 году из озера Ньос (расположенного в Камеруне) внезапно было выброшено густое облако углекислого газа, которое задушило около 1700 человек и большое количество животных, что объясняется этим законом..

- Растворимость, которую определенный газ проявляет в жидком виде, обычно увеличивается с увеличением давления газа, хотя при определенных высоких давлениях существуют определенные исключения, такие как молекулы азота (N₂).

- Закон Генри не применим, когда существует химическая реакция между веществом, действующим как растворенное вещество, и веществом, действующим как растворитель; Так обстоит дело с электролитами, такими как соляная кислота (HCl).

ссылки

1. Crockford, H.D., Knight Samuel B. (1974). Основы физикохимии. (6-е изд.). Редакция C.E.C.S.A., Мексика. П 111-119.
2. Редакция Британской энциклопедии. (2018). Закон Генри. Получено 10 мая 2018 г. с сайта: britannica.com
3. Byju годов. (2018). Что такое закон Генри? Получено 10 мая 2018 г. по адресу: byjus.com
4. Leisurepro & Aquaviews. (2018). Закон Генри, полученный 10 мая 2018 года, от: leisurepro.com
5. Фонд Анненберга. (2017). Раздел 7: Закон Генри. Получено 10 мая 2018 г. с сайта Learner.org
6. Моника Гонсалес (25 апреля 2011 г.) Закон Генри. Получено 10 мая 2018 г. по адресу: quimica.laguia2000.com
7. Ян Майлз (24 июля 2009 г.) Diver. [Рисунок]. Получено 10 мая 2018 г. с сайта: flickr.com