Przykład prawa Henry'ego Problem
Oblicz stężenie gazu w roztworze
Możesz użyć prawa Henry'ego, aby obliczyć ilość dwutlenku węgla w puszce sody. Steve Allen / Getty Images
Prawo Henry'ego to prawo gazowe sformułowany przez brytyjskiego chemika Williama Henry'ego w 1803 roku. Prawo stanowi, że w stałej temperaturze ilość rozpuszczonego gazu w objętości określonej cieczy jest wprost proporcjonalna do ciśnienia cząstkowego gazu w równowaga z płynem. Innymi słowy, ilość rozpuszczonego gazu jest wprost proporcjonalna do ciśnienia cząstkowego jego fazy gazowej. Prawo zawiera współczynnik proporcjonalności zwany stałą prawa Henry'ego.
Ten przykładowy problem pokazuje, jak wykorzystać prawo Henry'ego do obliczenia stężenia gazu w roztworze pod ciśnieniem.
Problem prawa Henry'ego
Ile gramów gazowego dwutlenku węgla jest rozpuszczonych w 1 litrowej butelce wody gazowanej, jeśli producent stosuje ciśnienie 2,4 atm w procesie butelkowania w temperaturze 25 °C? Biorąc pod uwagę: KH CO2 w wodzie = 29,76 atm/(mol/l ) w temperaturze 25°CRoztwórGdy gaz jest rozpuszczony w cieczy, stężenia ostatecznie osiągną równowagę między źródłem gazu a roztworem. Prawo Henry'ego pokazuje, że stężenie gazu rozpuszczonego w roztworze jest wprost proporcjonalne do ciśnienia cząstkowego gazu nad roztworem.P = KHC gdzie:P jest ciśnieniem cząstkowym gazu nad roztworem.KH jest stałą prawa Henry'ego dla roztworu.C to stężenie rozpuszczonego gazu w roztworze.C = P/KHC = 2,4 atm/29,76 atm/(mol/L)C = 0,08 mol/LSponieważ mamy tylko 1 l wody, mamy 0,08 mol CO.
Przelicz mole na gramy:
masa 1 mol COdwa= 12+(16x2) = 12+32 = 44 g
g CO2 = mol CO2 x (44 g/mol)g CO2 = 8,06 x 10-2 mol x 44 g/mol CO2 = 3,52 gOdpowiedź
Jest 3,52 g COdwarozpuszczony w 1 L butelce wody gazowanej od producenta.
Zanim puszka z napojem gazowanym zostanie otwarta, prawie cały gaz nad cieczą jest dwutlenek węgla . Po otwarciu pojemnika gaz ulatnia się, obniżając ciśnienie cząstkowe dwutlenku węgla i pozwalając rozpuszczonemu gazowi wydostać się z roztworu. Dlatego napoje gazowane są gazowane.
Inne formy prawa Henryka
Wzór na prawo Henry'ego można zapisać innymi sposobami, aby umożliwić łatwe obliczenia przy użyciu różnych jednostek, w szczególności KH. Oto kilka typowych stałych dla gazów w wodzie o temperaturze 298 K i odpowiednich form prawa Henry'ego:
| Równanie | KH= P/C | KH= C/P | KH= P/x | KH= Caq/ Cgaz |
| jednostki | [Lsoln· atm/molgaz] | [molgaz/ Lsoln· bankomat] | [atm · molsoln/ molgaz] | bezwymiarowy |
| Odwa | 769,23 | 1.3 E-3 | 4.259 E4 | 3180 E-2 |
| Hdwa | 1282.05 | 7,8 E-4 | 7,088 E4 | 1907 E-2 |
| WSPÓŁdwa | 29.41 | 3.4 E-2 | 0,163 E4 | 0,8317 |
| Ndwa | 1639,34 | 6.1 E-4 | 9,077 E4 | 1492 E-2 |
| On | 2702,7 | 3.7 E-4 | 14,97 E4 | 9051 E-3 |
| TAk | 2222.22 | 4,5 E-4 | 12.30 E4 | 1,101 E-2 |
| Z | 714,28 | 1.4 E-3 | 3,9555 E4 | 3425 E-2 |
| WSPÓŁ | 1052.63 | 9,5 E-4 | 5.828 E4 | 2324 E-2 |
Gdzie:
- Lsolnto litry roztworu.
- caqto mole gazu na litr roztworu.
- P jest częściowe nacisk gazu nad roztworem, zazwyczaj pod ciśnieniem bezwzględnym atmosfery.
- xaqto ułamek molowy gazu w roztworze, który jest w przybliżeniu równy moli gazu na mole wody.
- atm odnosi się do atmosfer pod ciśnieniem absolutnym.
Zastosowania prawa Henry'ego
Prawo Henry'ego jest tylko przybliżeniem, które ma zastosowanie do rozcieńczonych roztworów. Im bardziej system odbiega od rozwiązań idealnych ( jak w przypadku każdego prawa gazowego ), tym mniej dokładne będą obliczenia. Ogólnie rzecz biorąc, prawo Henry'ego działa najlepiej, gdy substancja rozpuszczona i rozpuszczalnik są do siebie chemicznie podobne.
Prawo Henry'ego jest wykorzystywane w zastosowaniach praktycznych. Na przykład służy do określenia ilości rozpuszczonego tlenu i azotu we krwi nurków, aby pomóc określić ryzyko choroby dekompresyjnej (zagięcia).
Odniesienie do wartości KH
Francis L. Smith i Allan H. Harvey (wrzesień 2007), „Unikaj typowych pułapek, stosując prawo Henry’ego”, „Postęp inżynierii chemicznej” (KIESZEŃ) , s. 33-39