Закон рівняння Генрі, відхилення, застосування

The Закон Генрі встановлює, що при постійній температурі кількість газу, розчиненого в рідині, прямо пропорційно його парціальному тиску на поверхні рідини.

У 1803 році постулював англійський фізик і хімік Вільям Генрі. Його закон також може бути інтерпретований таким чином: якщо тиск на рідину збільшується, то більша кількість газу розчиняється в ньому.

Тут газ розглядається як розчинений розчин. На відміну від твердого розчиненої речовини, температура негативно впливає на її розчинність. Таким чином, з підвищенням температури газ прагне вийти з рідини легше до поверхні.

Це пояснюється тим, що підвищення температури дає енергію газових молекул, які стикаються один з одним, утворюючи бульбашки (верхнє зображення). Потім ці бульбашки долають зовнішній тиск і виходять з рідини.

Якщо зовнішній тиск дуже високий, а рідина залишається прохолодною, бульбашки будуть солюбілізовані і лише кілька газових молекул "переслідують" поверхню.

Індекс

• 1 Рівняння закону Генрі
• 2 Відхилення
• 3 Розчинність газу в рідині
  • 3.1 Ненасичені
  • 3.2 Насичені
  • 3.3 Перенасичені
• 4 Програми
• 5 Приклади
• 6 Посилання 

Рівняння закону Генрі

Він може бути виражений наступним рівнянням:

P = K_H. C

Де Р - парціальний тиск розчиненого газу; C - концентрація газу; і K_H це постійна Генрі.

Необхідно розуміти, що парціальний тиск газу - це той, який індивідуально надає вид решти загальної газової суміші. А загальний тиск не більше суми всіх парціальних тисків (Закон Далтона):

P_Усього= P₁ + P₂ + P₃+... + P_n

Кількість газоподібних видів, що входять до складу суміші, представлена n. Наприклад, якщо на поверхні рідини є водяна пара і СО₂, n дорівнює 2.

Відхилення

Для газів, погано розчинних у рідинах, рішення ідеально узгоджується з законом Генрі для розчиненої речовини.

Однак, коли тиск є високим, відбувається відхилення від Генрі, оскільки розчин перестає вести себе як ідеальний розбавлений.

Що це означає? Те, що взаємодія розчинених речовин і розчинених речовин-розчинників починають мати свої власні ефекти. Коли розчин дуже розбавлений, молекули газу "виключно" оточені розчинником, зневажаючи можливі зустрічі між собою.

Тому, коли розчин перестає бути ідеально розбавленим, спостерігається втрата лінійного поведінки в діаграмі P_i проти X_i.

На закінчення цього аспекту: Закон Генрі визначає тиск парів розчиненої речовини в ідеальному розбавленому розчині. В той час як для розчинника застосовується закон Рауля:

P_A = X_A. P_A^*

Розчинність газу в рідині

Коли газ добре розчиняється в рідині, як цукор у воді, він не може бути виділений з навколишнього середовища, таким чином утворюючи гомогенний розчин. Іншими словами: у рідині (або кристалах цукру) не спостерігається бульбашок.

Однак ефективна сольватація газоподібних молекул залежить від деяких змінних, таких як: температура рідини, тиск, що впливає на неї, і хімічна природа цих молекул порівняно з такою рідини.

Якщо зовнішній тиск дуже високий, ймовірність проникнення газу в поверхню рідини зростає. А з іншого боку, розчинені газоподібні молекули важче подолати падаючого тиску для досягнення виходу назовні.

Якщо система рідинного газу перебуває в стані агітації (як це відбувається в морі і в повітряних насосах всередині бака), поглинання газу сприяє.

І як впливає природа розчинника на поглинання газу? Якщо вона полярна, як вода, вона покаже спорідненість до полярних розчинів, тобто для тих газів, які мають постійний дипольний момент. Хоча, якщо воно є неполярним, таким як вуглеводні або жири, воно буде віддавати перевагу аполярним газоподібним молекулам

Наприклад, аміак (NH₃) - газ, який дуже розчинний у воді внаслідок взаємодії водневих зв'язків. Поки що водень (Н₂), чия мала молекула неполярна, слабо взаємодіє з водою.

Крім того, в залежності від стану процесу абсорбції газу в рідині в них можуть бути встановлені наступні стани:

Ненасичені

Рідина ненасичена, коли вона здатна розчиняти більше газу. Це відбувається тому, що зовнішній тиск більше внутрішнього тиску рідини.

Насичені

Рідина встановлює баланс у розчинності газу, що означає, що газ виходить з тієї ж швидкості, з якою він проникає в рідину.

Це також можна розглядати наступним чином: якщо три молекули газу виходять у повітря, три інші повертаються до рідини одночасно.

Перенасичений

Рідина перенасичена газом, коли її внутрішній тиск вище зовнішнього тиску. І перед мінімальною зміною системи вона вивільнить надлишок розчиненого газу до відновлення рівноваги.

Програми

- Закон Генрі може бути застосований для розрахунку поглинання інертних газів (азоту, гелію, аргону тощо) в різних тканинах людського тіла, і що разом з теорією Халдена лежать в основі таблиць декомпресії.

- Важливим застосуванням є насичення газу в крові. Коли кров ненасичена, газ розчиняється в ньому, поки він не насититься і більше не перестає розчинятися. Як тільки це станеться, розчинений газ в крові надходить у повітря.

- Газифікація безалкогольних напоїв є прикладом застосованого закону Генрі. Безалкогольні напої мають СО₂ розчиняються при високих тисках, таким чином підтримуючи кожен з комбінованих компонентів, які його включають; а також зберігає характерний аромат набагато довше.

Коли пляшку соди відкривають, тиск на рідину зменшується, відпускаючи тиск на місці.

Оскільки тиск на рідину тепер нижче, розчинність CO₂ вона спускається і виривається в атмосферу (її можна помітити на підйомі бульбашок знизу).

- Коли дайвер спускається на більшу глибину, вдихуваний азот не може уникнути, тому що зовнішній тиск запобігає цьому, розчиняючись в крові індивіда.

Коли дайвер швидко піднімається на поверхню, де зовнішній тиск стає нижчим, азот починає мішатися в крові.

Це викликає те, що відомо як декомпресійний дискомфорт. Саме з цієї причини дайверам потрібно повільно підніматися, так що азот витікає повільніше з крові.

- Дослідження ефектів зменшення молекулярного кисню (O₂) розчинені в крові і тканинах альпіністів або практикуючих діяльностей, пов'язаних з тривалим перебуванням на великих висотах, а також у мешканців досить високих місць.

- Дослідження та вдосконалення методів, які використовуються для запобігання стихійним лихам, які можуть бути викликані наявністю розчинених газів у величезних водяних об'єктах, які можуть бути насильно вивільнені.

Приклади

Закон Генрі застосовується тільки тоді, коли молекули знаходяться в рівновазі. Ось кілька прикладів.

- У розчині кисню (O₂) в кровотіку ця молекула вважається погано розчинною у воді, хоча її розчинність значно збільшується внаслідок високого вмісту в ньому гемоглобіну. Таким чином, кожна молекула гемоглобіну може зв'язуватися з чотирма молекулами кисню, які вивільняються в тканинах для використання в обміні речовин.

- У 1986 році з'явилася густа хмара вуглекислого газу, яка раптово витіснена з озера Ньос (розташованого в Камеруні), що задихає близько 1700 людей і велику кількість тварин, що пояснюється цим законом.

- Розчинність, яку певний газ проявляє в рідкому виді, зазвичай збільшується по мірі збільшення тиску газу, хоча при певних високих тисках існують певні винятки, такі як молекули азоту (N).₂).

- Закон Генрі не застосовується, коли відбувається хімічна реакція між речовиною, що діє як розчинена речовина, і речовиною, що діє як розчинник; Такий випадок стосується електролітів, таких як соляна кислота (HCl).

Список літератури

1. Crockford, H.D., Knight Samuel B. (1974). Основи фізико-хімії. (6-е изд.). Редакційна C.E.C.S.A., Мексика. P 111-119.
2. Редактори Encyclopaedia Britannica. (2018). Закон Генрі. Отримано 10 травня 2018 року з: britannica.com
3. Byju's (2018). Що таке закон Генріха? Отримано 10 травня 2018 року від: byjus.com
4. Leisurepro & Aquaviews. (2018). Закон Генрі Отримано 10 травня 2018 року з: leisurepro.com
5. Фонд Анненберга. (2017). Розділ 7: Закон Генрі. Отримано 10 травня 2018 року з: learner.org
6. Моніка Гонсалес (25 квітня 2011 року). Закон Генрі. Отримано 10 травня 2018 р. З: quimica.laguia2000.com
7. Ian Myles (24 липня 2009 р.) Diver [Малюнок] Отримано 10 травня 2018 року з: flickr.com