- Henrys lovligning
- Afvigelse
- Opløselighed af en gas i væsken
- umættede
- Mættet
- overmættet
- Applikationer
- eksempler
- Referencer
The Henry 's lov bestemmer, at ved konstant temperatur, mængden af opløst gas i en væske er direkte proportional med dets partialtryk på overfladen af væsken.
Det blev postuleret i 1803 af den engelske fysiker og kemiker William Henry. Hans lov kan også fortolkes på denne måde: hvis trykket på væsken øges, desto større vil mængden af gas opløses i den.
Her betragtes gassen som opløsningsmidlets opløsning. I modsætning til fast opløst stof har temperatur en negativ effekt på dets opløselighed. Når temperaturen stiger, har gassen således en tendens til lettere at undslippe væsken mod overfladen.
Dette skyldes det faktum, at stigningen i temperatur bidrager med energi til de gasformige molekyler, der kolliderer med hinanden for at danne bobler (øverste billede). Disse bobler overvinder derefter det ydre tryk og undslipper væskens bihule.
Hvis det ydre tryk er meget højt, og væsken holdes kold, vil boblerne opløses, og kun nogle få gasformige molekyler "svever" på overfladen.
Henrys lovligning
Det kan udtrykkes ved følgende ligning:
P = K H ∙ C
Hvor P er det partielle tryk for den opløste gas; C er gaskoncentrationen; og K H er Henrys konstant.
Det er nødvendigt at forstå, at partiets tryk af en gas er det, der udøves individuelt af en art af resten af den samlede gasblanding. Og det samlede pres er intet mere end summen af alt det partielle pres (Daltons lov):
P Totalt = P 1 + P 2 + P 3 +… + P n
Antallet af gasformige arter, der udgør blandingen, er repræsenteret ved n. For eksempel, hvis der er vanddamp og CO 2 på overfladen af en væske, er n lig med 2.
Afvigelse
For gasser, der er dårligt opløselige i væsker, er opløsningen tæt på ideel og overholder Henrys lov for opløsningen.
Når trykket er højt, er der imidlertid en afvigelse med hensyn til Henry, fordi løsningen holder op med at opføre sig som en ideel fortynding.
Hvad betyder det? At interaktioner med opløst stof og opløsningsmiddel begynder at have deres egne virkninger. Når opløsningen er meget fortyndet, er gasmolekylerne "udelukkende" omgivet af opløsningsmiddel, idet de forsømmer de mulige møder imellem.
Derfor, når opløsningen ikke længere ideelt fortyndet, er tabet af lineære opførsel observeret i grafen P i vs X i.
Som konklusion på dette aspekt: Henrys lov bestemmer dampens tryk for et opløst stof i en ideel fortyndet opløsning. Raoults lov gælder for opløsningsmidlet:
P A = X A ∙ P A *
Opløselighed af en gas i væsken
Når en gas opløses godt i en væske, såsom sukker i vand, kan den ikke skelnes fra miljøet og danner således en homogen opløsning. Med andre ord: der observeres ingen bobler i væsken (eller sukkerkrystaller).
Den effektive solvation af gasformige molekyler afhænger imidlertid af nogle variabler, såsom: væskens temperatur, det tryk, der påvirker det, og den kemiske natur af disse molekyler sammenlignet med væskens.
Hvis det ydre tryk er meget højt, øges chancerne for, at gas trænger igennem væskeoverfladen. Og på den anden side har opløste gasformige molekyler det vanskeligere at overvinde hændelsestrykket for at flygte udefra.
Hvis væske-gassystemet er under omrøring (som i havet og i luftpumperne inde i fisketanken), foretrækkes absorptionen af gas.
Og hvordan påvirker opløsningsmidlets art absorptionen af en gas? Hvis dette er polært, som vand, vil det vise affinitet for polære opløste stoffer, det vil sige for de gasser, der har et permanent dipolmoment. Mens det er apolært, såsom kulbrinter eller fedt, foretrækker det apolære gasformige molekyler
For eksempel ammoniak (NH 3) er en meget opløselig gas i vand på grund af hydrogenbindingsinteraktioner. Mens hydrogen (H 2), hvis lille molekyle er apolær, interagerer svagt med vand.
Afhængig af tilstanden af gasabsorptionsprocessen i væsken kan følgende tilstande etableres i dem:
umættede
Væsken er umættet, når den er i stand til at opløse mere gas. Dette skyldes, at det ydre tryk er større end det indre tryk i væsken.
Mættet
Væsken etablerer en ligevægt i gassens opløselighed, hvilket betyder, at gassen slipper ud med den samme hastighed, som den kommer ind i væsken.
Det kan også ses som følger: hvis tre gasformige molekyler slipper ud i luften, vil yderligere tre vende tilbage til væsken på samme tid.
overmættet
Væsken er overmættet med gas, når dens indre tryk er højere end det ydre tryk. Og med en minimal ændring i systemet frigiver det overskydende opløst gas, indtil ligevægten er gendannet.
Applikationer
- Henrys lov kan anvendes til at beregne absorptionen af inerte gasser (nitrogen, helium, argon osv.) I de forskellige væv i den menneskelige krop, og det sammen med Haldanes teori er grundlaget for tabellerne dekompression.
- En vigtig anvendelse er mætning af gas i blodet. Når blod er umættet, opløses gassen i det, indtil det bliver mættet og holder op med at opløse mere. Når dette sker, passerer gassen, der er opløst i blodet, i luften.
- Forgasning af læskedrikke er et eksempel på Henrys gældende lov. Soft drinks er CO 2 opløst under højt tryk og opretholder således hver af de kombinerede komponenter, der udgør den; og det bevarer den karakteristiske smag i meget længere tid.
Når sodaflasken ikke er lukket, falder trykket på toppen af væsken, hvilket frigør trykket øjeblikkeligt.
Da trykket på væsken nu er lavere, falder opløseligheden af CO 2, og den slipper ud i miljøet (det kan bemærkes i stigningen af boblerne fra bunden).
- Når en dykker falder ned til større dybder, kan det inhalerede nitrogen ikke undslippe, fordi det ydre tryk forhindrer det, opløses i individets blod.
Når dykkeren hurtigt stiger op til overfladen, hvor det ydre tryk falder igen, begynder nitrogen at boble i blodet.
Dette forårsager, hvad der kaldes dekomprimeringssyge. Det er af denne grund, at dykkere er nødt til at stige langsomt op, så nitrogen slipper langsommere ud af blodet.
- Undersøgelse af virkningerne af faldet i molekylært ilt (O 2) opløst i blod og væv fra bjergbestigere eller udøvere af aktiviteter, der involverer længerevarende ophold i store højder, såvel som hos indbyggerne i ret høje steder.
- Undersøgelse og forbedring af de metoder, der anvendes til at undgå naturkatastrofer, der kan være forårsaget af tilstedeværelsen af gasser, der er opløst i store vandmasser, der kan frigives voldeligt.
eksempler
Henrys lov gælder kun, når molekylerne er i ligevægt. Her er nogle eksempler:
- Ved opløsning af ilt (O 2) i blodvæsken betragtes dette molekyle som dårligt opløseligt i vand, selvom dets opløselighed øges betydeligt på grund af det høje indhold af hæmoglobin deri. Hvert hæmoglobinmolekyle kan således binde til fire iltmolekyler, der frigøres i vævene, der skal bruges i stofskiftet.
- I 1986 var der en tyk sky af kuldioxid, der pludselig blev bortvist fra Lake Nyos (beliggende i Cameroun), der kvalt cirka 1700 mennesker og et stort antal dyr, hvilket blev forklaret ved denne lov.
- Opløseligheden at en given gas manifesterer i en flydende art tendens til at stige som trykket af nævnte gas stiger, selvom ved høje tryk der er visse undtagelser, såsom kvælstof molekyler (N 2).
- Henrys lov gælder ikke, når der er en kemisk reaktion mellem det stof, der fungerer som et opløst stof, og det, der fungerer som et opløsningsmiddel; sådan er tilfældet med elektrolytter, såsom saltsyre (HCI).
Referencer
- Crockford, HD, ridder Samuel B. (1974). Fundamentals of physicochemistry. (6. udgave). Redaktionel CECSA, Mexico. P 111-119.
- Redaktørerne af Encyclopaedia Britannica. (2018). Henrys lov. Hentet den 10. maj 2018 fra: britannica.com
- Byju s. (2018). Hvad er Henrys lov? Hentet den 10. maj 2018 fra: byjus.com
- Leisurepro & Aquaviews. (2018). Henrys lov Hentet den 10. maj 2018 fra: leisurepro.com
- Annenberg Fonden. (2017). Afsnit 7: Henrys lov. Hentet den 10. maj 2018 fra: Learner.org
- Monica Gonzalez. (25. april 2011). Henrys lov. Hentet den 10. maj 2018 fra: quimica.laguia2000.com
- Ian Myles. (24. juli 2009). Dykker.. Hentet den 10. maj 2018 fra: flickr.com