- Henry törvény egyenlete
- Eltérés
- A gáz oldhatósága a folyadékban
- telítetlen
- Telített
- túltelített
- Alkalmazások
- Példák
- Irodalom
A Henry törvénye szerint állandó hőmérsékleten a folyadékban feloldott gáz mennyisége közvetlenül arányos annak folyadék felületére gyakorolt részleges nyomásával.
1803-ban az angol fizikus és kémikus William Henry állította. Törvénye így is értelmezhető: ha a folyadékra nehezedő nyomás növekszik, annál nagyobb az oldott gáz mennyisége.
Itt a gázt tekintjük az oldat oldott anyagának. A szilárd oldott anyagtól eltérően a hőmérséklet negatívan befolyásolja oldhatóságát. Így a hőmérséklet emelkedésével a gáz hajlamosabban kiszabadul a folyadékról a felület felé.
Ennek oka az a tény, hogy a hőmérséklet növekedése hozzájárul az energiához a gáznemű molekulákhoz, amelyek összeütköznek egymással, és buborékot képeznek (felső kép). Ezek a buborékok ezután legyőzik a külső nyomást, és kiszabadulnak a folyadék szinuszából.
Ha a külső nyomás nagyon magas, és a folyadékot hidegen tartják, akkor a buborékok feloldódnak, és csak néhány gáznemű molekula "lebeg" a felszínen.
Henry törvény egyenlete
Ez a következő egyenlettel fejezhető ki:
P = K H ∙ C
Ahol P az oldott gáz parciális nyomása; C a gázkoncentráció; és K H Henry-állandó.
Meg kell értenünk, hogy egy gáz parciális nyomását az adott gázkeverék többi része valamelyik faja külön-külön gyakorolja. És a teljes nyomás nem más, mint az összes parciális nyomás összege (Dalton-törvény):
P Összesen = P 1 + P 2 + P 3 +… + P n
A keveréket alkotó gáznemű fajok számát n jelöli. Például, ha a folyadék felületén vízgőz és CO 2 van, n értéke 2.
Eltérés
Folyadékokban rosszul oldódó gázok esetén az oldat az ideálishoz közel áll, megfelelve az oldott anyag Henry-törvényének.
Ha azonban a nyomás magas, akkor eltérés mutatkozik Henry-hez viszonyítva, mert az oldat nem viselkedik ideális hígítóként.
Mit jelent? Az oldott-oldott és az oldott-oldószer kölcsönhatásoknak megvannak a saját hatásuk. Ha az oldat nagyon híg, a gázmolekulákat „kizárólag” oldószer veszi körül, figyelmen kívül hagyva a lehetséges egymás közötti találkozásokat.
Ezért, amikor az oldat már nem ideálisan hígul, a P i vs X i gráfban megfigyelhető a lineáris viselkedés csökkenése.
Összefoglalva ezt a szempontot: Henry törvénye meghatározza az oldott anyag gőznyomását ideális híg oldatban. Míg az oldószerre Raoult törvénye vonatkozik:
P A = X A ∙ P A *
A gáz oldhatósága a folyadékban
Ha egy gáz jól feloldódik egy folyadékban, például a vízben lévő cukor, akkor nem különböztethető meg a környezettől, így homogén oldatot képezve. Más szavakkal: a folyadékban (vagy cukorkristályokban) nem figyelhetők meg buborékok.
A gáznemű molekulák hatékony oldódása azonban bizonyos változóktól függ, például: a folyadék hőmérséklete, az azt befolyásoló nyomás, valamint ezen molekulák kémiai jellege a folyadékéval összehasonlítva.
Ha a külső nyomás nagyon magas, akkor növekszik annak a esélye, hogy a gáz behatoljon a folyadék felületébe. Másrészt az oldott gáznemű molekulák nehezebben képesek leküzdeni a beeső nyomást, hogy kijussanak a külső részekre.
Ha a folyékony gázrendszert keverjük (mint a tengeren és a haltartály belsejében lévő légszivattyúkban), akkor a gáz abszorpcióját részesítjük előnyben.
És hogyan befolyásolja az oldószer jellege a gáz abszorpcióját? Ha ez poláris, mint például a víz, akkor affinitást mutat a poláris oldott anyaggal szemben, vagyis azokhoz a gázokhoz, amelyek állandó dipólmomentummal rendelkeznek. Mivel ha apoláris, például szénhidrogének vagy zsírok, akkor az apoláris gáznemű molekulákat részesíti előnyben
Például az ammónia (NH 3) egy nagyon oldható gáz vízben miatt hidrogénkötési kölcsönhatásokat. Míg a hidrogén (H 2), amelynek kicsi molekulája apoláris, gyengén kölcsönhatásba lép a vízzel.
Ezenkívül, a folyadékban a gázelnyelési folyamat állapotától függően, az alábbi állapotok állapíthatók meg:
telítetlen
A folyadék telítetlen, ha képes több gáz feloldására. Ennek oka az, hogy a külső nyomás nagyobb, mint a folyadék belső nyomása.
Telített
A folyadék egyensúlyt teremt a gáz oldhatóságában, ami azt jelenti, hogy a gáz ugyanolyan sebességgel távozik el, mint a folyadék.
Ez a következőképpen is megfigyelhető: ha három gáznemű molekula távozik a levegőbe, további három visszatér a folyadékba egyszerre.
túltelített
A folyadék gázzal telített, ha belső nyomása nagyobb, mint a külső nyomás. És a rendszer minimális változtatásával felszabadítja az oldott gázt, amíg az egyensúly helyre nem áll.
Alkalmazások
- Henry törvénye alkalmazható az inert gázok (nitrogén, hélium, argon stb.) Abszorpciójának kiszámításához az emberi test különféle szöveteiben, amelyek Haldane elméletével együtt képezik a táblázatok alapját dekompressziós.
- Fontos alkalmazás a gáz telítettsége a vérben. Ha a vér telítetlen, a gáz feloldódik benne, amíg telítetté nem válik, és tovább nem oldódik. Ha ez megtörténik, a vérben feloldott gáz átjut a levegőbe.
- Az üdítőitalok gázosítása példája Henry alkalmazott törvényének. Üdítőitalok CO 2 alatt oldott nagynyomású, így fenntartva az egyes kombinált komponensek teszik fel; emellett sokkal hosszabb ideig megtartja a jellegzetes ízt.
Ha a szódapalack nincs lezárva, akkor a folyadék tetején lévő nyomás csökken, azonnal felszabadítva.
Mivel a nyomást a folyadék most alacsonyabb, a oldhatósága CO 2 csepp, és kiszabadul a környezetbe (ez lehet észre a emelkedés a buborékok alulról).
- Ahogy a búvár nagyobb mélységre süllyed, az belélegzett nitrogén nem tud kijutni, mert a külső nyomás megakadályozza, és feloldódik az egyén vérében.
Amikor a búvár gyorsan felfelé emelkedik, ahol a külső nyomás ismét csökken, a nitrogén kezd buborékolni a vérben.
Ez okozza az úgynevezett dekompressziós betegséget. Ezért van szükség a búvároknak lassú emelkedésre, hogy a nitrogén lassabban távozzon a vérből.
- A hegymászók vérében és szöveteiben oldódó molekuláris oxigén (O 2) csökkenésének hatásainak tanulmányozása, vagy olyan tevékenységek gyakorlói, akik hosszabb tartózkodást folytatnak magas tengerszint feletti magasságokban, valamint a meglehetősen magas helyek lakosaiban.
- A természeti katasztrófák elkerülésére alkalmazott módszerek fejlesztése és fejlesztése, amelyeket az erőszakosan kibocsátható hatalmas víztestekben oldódó gázok okozhatnak.
Példák
Henry törvénye csak akkor alkalmazandó, amikor a molekulák egyensúlyban vannak. Íme néhány példa:
- Az oxigén (O 2) oldódásakor a vérfolyadékban ez a molekula vízben rosszul oldódónak tekinthető, bár oldhatósága jelentősen növekszik a benne lévő hemoglobin magas tartalma miatt. Így minden hemoglobin-molekula négy oxigénmolekulához kötődik, amelyek felszabadulnak a szövetekben az anyagcseréhez.
- 1986-ban vastag széndioxid-felhőt regisztráltak, amelyet hirtelen kilöktek a (Kamerunban található) Nyos-tóból, megközelítőleg 1700 embert és nagyszámú állatot elnyelve, amit ez a törvény magyaráz meg.
- Az oldhatóság, amelyet egy adott gáz egy folyékony anyagban nyilvánul meg, hajlamos növekedni, amikor a szóban forgó gáz nyomása növekszik, bár a magas nyomáson vannak bizonyos kivételek, például a nitrogénmolekulák (N 2).
- Henry törvénye nem alkalmazható, ha kémiai reakció alakul ki az oldott anyagként ható anyag és az oldószer között; ilyen az elektrolitok, például a sósav (HCl).
Irodalom
- Crockford, HD, Knight Samuel B. (1974). A fizikokémia alapjai. (6. kiadás). Szerkesztõ CECSA, Mexikó. P 111-119.
- Az Encyclopaedia Britannica szerkesztői. (2018). Henry törvénye. Visszakeresve: 2018. május 10-én, a következő helyről: britannica.com
- Byju években. (2018). Mi a Henry törvénye? Visszakeresve: 2018. május 10-én, a következő oldalról: byjus.com
- Leisurepro és Aquaviews. (2018). A Henry-törvény beérkezett 2018. május 10-én, a következő címből: leisurepro.com
- Annenberg Alapítvány. (2017). 7. szakasz: Henry törvénye. Visszakeresve: 2018. május 10-én, a következő helyről: Learner.org
- Monica Gonzalez. (2011. április 25.). Henry törvénye. Visszakeresve: 2018. május 10-én, a következő címen: quimica.laguia2000.com
- Ian Myles. (2009. július 24.). Búvár.. Letöltve 2018. május 10-én, a következő helyről: flickr.com