Pravo Henrijeve jednadžbe, odstupanja, primjene

Henryjev zakon utvrđuje da je pri konstantnoj temperaturi količina plina otopljenog u tekućini izravno proporcionalna njegovom parcijalnom tlaku na površini tekućine.

Godine 1803. to su postulirali engleski fizičar i kemičar William Henry. Njegov se zakon također može tumačiti na ovaj način: ako se pritisak na tekućinu poveća, veća je količina plina otopljenog u njemu.

Ovdje se plin smatra otopljenom otopinom. Za razliku od krute otopljene tvari, temperatura ima negativan učinak na njegovu topljivost. Dakle, kako se temperatura povećava, plin teži da lakše pobjegne iz tekućine lakše prema površini.

To je zbog toga što povećanje temperature daje energiju plinovitim molekulama, koje se sudaraju jedna s drugom u obliku mjehurića (gornja slika). Zatim ovi mjehurići prevladavaju vanjski tlak i bježe iz tekućine.

Ako je vanjski tlak vrlo visok, a tekućina ostaje hladna, mjehurići će biti otopljeni i samo će nekoliko plinovitih molekula "proganjati" površinu..

indeks

• 1 Jednadžba Henryjevog zakona
• 2 Odstupanje
• 3 Topljivost plina u tekućini
  • 3.1 Nezasićeno
  • 3.2 zasićena
  • 3.3 Prezasićena
• 4 Aplikacije
• 5 Primjeri
• 6 Reference 

Henryjeva zakonska jednadžba

Može se izraziti sljedećom jednadžbom:

P = K_HC

Gdje je P parcijalni tlak otopljenog plina; C je koncentracija plina; i K_H Henry je konstantan.

Potrebno je shvatiti da je parcijalni tlak plina onaj koji pojedinačno ispušta neku vrstu ostatka ukupne plinske smjese. A ukupni tlak nije veći od zbroja svih parcijalnih tlakova (Daltonov zakon):

P_ukupno= P₁ + P₂ + P₃+... + P_n

Broj plinovitih vrsta koje sačinjavaju smjesu prikazan je pomoću n. Na primjer, ako postoji vodena para i CO na površini tekućine₂, n jednak je 2.

odstupanje

Za plinove koji su slabo topljivi u tekućinama, otopina idealno ide u skladu s Henryjevim zakonom za otopljenu tvar.

Međutim, kada je tlak visok, dolazi do odstupanja od Henryja, jer otopina prestaje biti idealno razrijeđena.

Što to znači? Da interakcije otopljene tvari i otopljene tvari i otapala počinju imati vlastite učinke. Kada je otopina vrlo razrijeđena, molekule plina "ekskluzivno" su okružene otapalom, što prezire moguće međusobne susrete.

Stoga, kada otopina prestaje biti idealno razrijeđena, uočen je gubitak linearnog ponašanja u P grafikonu_ja vs X_ja.

U zaključku ovog aspekta: Henryjev zakon određuje tlak pare otopljene tvari u idealnoj razrijeđenoj otopini. Dok se za otapalo primjenjuje Raoultov zakon:

P = X. P^*

Topljivost plina u tekućini

Kada se plin dobro otopi u tekućini, poput šećera u vodi, ne može se razlikovati od okoline, tvoreći tako homogenu otopinu. Drugim riječima: ne vide se mjehurići u tekućini (ili kristalima šećera).

Međutim, učinkovita solvatacija plinovitih molekula ovisi o nekim varijablama kao što su: temperatura tekućine, tlak koji na nju utječe i kemijska priroda tih molekula u usporedbi s onima u tekućini..

Ako je vanjski tlak vrlo visok, šanse prodiranja plina na površinu tekućine se povećavaju. A s druge strane, otopljene plinovite molekule je teže prevladati pritisak pritiska kako bi se postigao bijeg izvana.

Ako je sustav tekuće-plinovit uzburkan (kao što se događa u moru iu zračnim pumpama unutar spremnika), apsorpcija plina je povoljnija.

I kako priroda otapala utječe na apsorpciju plina? Ako je polarna, kao voda, pokazat će afinitet prema polarnim otopinama, to jest, za one plinove koji imaju stalni dipolni trenutak. Iako je nepolarna, kao što su ugljikovodici ili masti, preferirat će apolarne plinovite molekule

Na primjer, amonijak (NH₃) je plin koji je vrlo topljiv u vodi zbog interakcija vodikovih veza. Dok je taj vodik (H₂), čija je mala molekula apolarna, slabo komunicira s vodom.

Također, ovisno o stanju procesa apsorpcije plina u tekućini, u njima se mogu utvrditi sljedeća stanja:

nezasićen

Tekućina je nezasićena kada je sposobna otopiti više plina. To je zato što je vanjski tlak veći od unutarnjeg tlaka tekućine.

zasićen

Tekućina uspostavlja ravnotežu u topljivosti plina, što znači da plin izlazi istom brzinom kojom prodire u tekućinu.

To se također može vidjeti na sljedeći način: ako tri plina molekule pobjegnu u zrak, tri druge će se vratiti u tekućinu u isto vrijeme.

prezasićen

Tekućina je prezasićena plinom kada je njegov unutarnji tlak viši od vanjskog tlaka. I prije minimalne promjene u sustavu, ona će osloboditi višak otopljenog plina dok se ravnoteža ne uspostavi.

aplikacije

- Henryjev zakon može se primijeniti za izračunavanje apsorpcije inertnih plinova (dušik, helij, argon itd.) U različitim tkivima ljudskog tijela, te da su zajedno s Haldaneovom teorijom osnova tablica dekompresija.

- Važna primjena je zasićenje plina u krvi. Kada je krv nezasićena, plin se u njoj otapa, dok ne zasiti i više ne otopi. Kada se to dogodi, otopljeni plin u krvi odlazi u zrak.

- Gasifikacija bezalkoholnih pića je primjer primijenjenog Henryjevog zakona. Bezalkoholna pića imaju CO₂ otopljeni pod visokim tlakom, tako održavajući svaku od kombiniranih komponenata koje ga čine; i također, zadržava karakterističan okus mnogo dulje.

Kada je boca sode otkrivena, pritisak na tekućinu se smanjuje, oslobađajući pritisak na licu mjesta.

Budući da je pritisak na tekućini sada niži, topivost CO₂ spušta se i bježi u atmosferu (može se uočiti u usponu mjehurića s dna).

- Kako se ronilac spušta na veće dubine, inhalacijski dušik ne može pobjeći jer ga vanjski pritisak sprječava, otapajući se u krvi pojedinca..

Kada se ronilac brzo uzdigne na površinu, gdje vanjski tlak padne, dušik počinje isparavati u krvi.

To uzrokuje ono što je poznato kao dekompresijska nelagoda. Zbog toga se od ronilaca traži da se polako uspinju, tako da dušik sporije izlazi iz krvi.

- Proučavanje učinaka smanjenja molekularnog kisika (O₂) otopljene u krvi i tkivima planinara ili praktičara aktivnosti koje uključuju dugotrajan boravak na velikim visinama, kao iu stanovnicima prilično visokih mjesta.

- Istraživanje i poboljšanje metoda kojima se izbjegavaju prirodne katastrofe koje mogu biti uzrokovane prisutnošću otopljenih plinova u velikim vodenim tijelima koja se mogu nasilno osloboditi.

Primjeri

Henryjev zakon vrijedi samo kada su molekule u ravnoteži. Evo nekoliko primjera:

- U otopini kisika (O₂) u krvotoku se ova molekula smatra slabo topljivom u vodi, iako se njezina topljivost uvelike povećava zbog visokog sadržaja hemoglobina u njemu. Tako se svaka molekula hemoglobina može vezati na četiri molekule kisika koje se oslobađaju u tkivima koje će se koristiti u metabolizmu.

- Godine 1986. pojavio se gust oblak ugljičnog dioksida koji je iznenada izbačen iz jezera Nyos (smješten u Kamerunu), gušeći oko 1700 ljudi i velik broj životinja, što je objašnjeno ovim zakonom..

- Topljivost koju određeni plin pokazuje u tekućoj vrsti obično se povećava kako se tlak plina povećava, iako kod određenih visokih tlakova postoje određene iznimke, kao što su molekule dušika (N).₂).

- Henryjev zakon nije primjenjiv kada postoji kemijska reakcija između tvari koja djeluje kao otopljena tvar i tvari koja djeluje kao otapalo; Takav je slučaj s elektrolitima, kao što je klorovodična kiselina (HCl).

reference

1. Crockford, H.D., Knight Samuel B. (1974). Osnove fizikohemije. (6. izdanje). Uvodnik C.E.C.A., Meksiko. P 111-119.
2. Urednici Enciklopedije Britannica. (2018.). Henryjev zakon. Preuzeto 10. svibnja 2018. godine s adrese: britannica.com
3. Byju-a. (2018.). Što je Henryjev zakon? Preuzeto 10. svibnja 2018. od: byjus.com
4. Leisurepro & Aquaviews. (2018.). Henryjev zakon preuzet 10. svibnja 2018. iz: leisurepro.com
5. Zaklada Annenberg. (2017). Odjeljak 7: Henryjev zakon. Preuzeto 10. svibnja 2018. od: learner.org
6. Monica Gonzalez (25. travnja 2011.) Henryjev zakon. Preuzeto 10. svibnja 2018., s adrese: quimica.laguia2000.com
7. Ian Myles (24. srpnja 2009.) Ronioc. [Slika]. Preuzeto 10. svibnja 2018. s adrese: flickr.com