Plik Henry'ego stwierdza, że przy stałej temperaturze ilość gazu rozpuszczonego w cieczy jest wprost proporcjonalna do jego ciśnienia cząstkowego na powierzchni cieczy.
Postulował to w 1803 roku angielski fizyk i chemik William Henry. Jego prawo można również interpretować w ten sposób: jeśli ciśnienie na ciecz wzrośnie, tym większa będzie ilość rozpuszczonego w niej gazu..
Tutaj gaz jest uważany za substancję rozpuszczoną w roztworze. W przeciwieństwie do substancji stałej, temperatura ma negatywny wpływ na jej rozpuszczalność. Zatem wraz ze wzrostem temperatury gaz ma tendencję do łatwiejszego ucieczki z cieczy w kierunku powierzchni..
Dzieje się tak, ponieważ wzrost temperatury dodaje energię cząsteczkom gazowym, które zderzają się ze sobą, tworząc bąbelki (górne zdjęcie). Te pęcherzyki następnie pokonują ciśnienie zewnętrzne i uciekają z zatoki cieczy..
Jeśli ciśnienie zewnętrzne jest bardzo wysokie, a ciecz jest zimna, pęcherzyki rozpuszczą się i tylko kilka cząsteczek gazu „unosi się” na powierzchni.
Indeks artykułów
Można to wyrazić następującym równaniem:
P = K.H.∙ C
Gdzie P jest ciśnieniem cząstkowym rozpuszczonego gazu; C to stężenie gazu; i K.H. jest stała Henry'ego.
Konieczne jest zrozumienie, że ciśnienie parcjalne gazu jest tym, które jest wywierane indywidualnie przez część pozostałej części całej mieszaniny gazów. A całkowite ciśnienie to nic innego jak suma wszystkich ciśnień cząstkowych (prawo Daltona):
P.Całkowity= P1 + P.dwa + P.3+… + Pn
Liczba gatunków gazowych tworzących mieszaninę jest reprezentowana przez n. Na przykład, jeśli na powierzchni cieczy znajduje się para wodna i COdwa, n równa się 2.
W przypadku gazów słabo rozpuszczalnych w cieczach roztwór jest bliski ideału, zgodnie z prawem Henry'ego dla substancji rozpuszczonej.
Jednak gdy ciśnienie jest wysokie, występuje odchylenie w stosunku do Henry'ego, ponieważ roztwór przestaje zachowywać się jak idealny rozcieńczalnik.
Co to znaczy? Te interakcje substancja rozpuszczona-substancja rozpuszczona i substancja rozpuszczona-rozpuszczalnik zaczynają mieć swoje własne skutki. Gdy roztwór jest bardzo rozcieńczony, cząsteczki gazu są „wyłącznie” otoczone rozpuszczalnikiem, zaniedbując możliwe spotkania między sobą..
Dlatego też, gdy roztwór nie jest już idealnie rozcieńczony, na wykresie P. obserwuje się utratę zachowania liniowegoja vs Xja.
Podsumowując ten aspekt: prawo Henry'ego określa prężność pary substancji rozpuszczonej w idealnym rozcieńczonym roztworze. Podczas gdy w przypadku rozpuszczalnika obowiązuje prawo Raoulta:
P.DO = XDO∙ PDO*
Gdy gaz jest dobrze rozpuszczony w cieczy, takiej jak cukier w wodzie, nie można go odróżnić od otoczenia, tworząc w ten sposób jednorodny roztwór. Innymi słowy: nie obserwuje się bąbelków w cieczy (ani kryształkach cukru).
Jednak wydajna solwatacja cząsteczek gazowych zależy od pewnych zmiennych, takich jak: temperatura cieczy, ciśnienie, które na nią działa, oraz chemiczna natura tych cząsteczek w porównaniu z cieczą..
Jeśli ciśnienie zewnętrzne jest zbyt wysokie, zwiększa się prawdopodobieństwo przedostania się gazu do powierzchni cieczy. Z drugiej strony, rozpuszczonym cząsteczkom gazowym trudniej jest przezwyciężyć ciśnienie padające, aby uciec na zewnątrz..
Jeśli układ ciecz-gaz jest mieszany (jak ma to miejsce w morzu i pompach powietrza wewnątrz akwarium), preferowane jest pochłanianie gazu.
Jak rodzaj rozpuszczalnika wpływa na wchłanianie gazu? Jeśli jest polarny, jak woda, będzie wykazywał powinowactwo do polarnych substancji rozpuszczonych, to znaczy do tych gazów, które mają stały moment dipolowy. Chociaż jest niepolarny, jak węglowodory lub tłuszcze, będzie preferował niepolarne cząsteczki gazowe
Na przykład amoniak (NH3) jest gazem bardzo dobrze rozpuszczalnym w wodzie ze względu na interakcje wiązań wodorowych. Podczas gdy wodór (H.dwa), którego mała cząsteczka jest niepolarna, słabo oddziałuje z wodą.
Ponadto, w zależności od stanu procesu absorpcji gazów w cieczy, można w nich ustalić następujące stany:
Ciecz jest nienasycona, gdy jest w stanie rozpuścić więcej gazu. Dzieje się tak, ponieważ ciśnienie zewnętrzne jest wyższe niż ciśnienie wewnętrzne cieczy..
Ciecz ustanawia równowagę w rozpuszczalności gazu, co oznacza, że gaz ucieka z taką samą szybkością, z jaką wnika w ciecz..
Można to również zobaczyć w następujący sposób: jeśli trzy cząsteczki gazu uciekną w powietrze, kolejne trzy w tym samym czasie powrócą do cieczy.
Ciecz zostaje przesycona gazem, gdy jej ciśnienie wewnętrzne jest wyższe niż ciśnienie zewnętrzne. I przy minimalnej zmianie w systemie będzie uwalniać nadmiar rozpuszczonego gazu, aż do przywrócenia równowagi.
- Prawo Henry'ego można zastosować do obliczeń absorpcji gazów obojętnych (azotu, helu, argonu itp.) W różnych tkankach ludzkiego ciała, które wraz z teorią Haldane'a stanowią podstawę tabel dekompresji.
- Jednym z ważnych zastosowań jest saturacja krwi. Kiedy krew jest nienasycona, gaz w niej rozpuszcza się, aż staje się nasycony i przestaje się dalej rozpuszczać. Gdy to nastąpi, gaz rozpuszczony we krwi przedostaje się do powietrza..
- Przykładem stosowanego prawa Henry'ego jest zgazowanie napojów bezalkoholowych. Napoje bezalkoholowe zawierają COdwa rozpuszcza się pod wysokim ciśnieniem, zachowując w ten sposób każdy z połączonych składników, które go tworzą; a ponadto znacznie dłużej zachowuje charakterystyczny smak.
Kiedy butelka z napojem jest otwarta, ciśnienie nad cieczą spada, natychmiast uwalniając ciśnienie.
Ponieważ ciśnienie na cieczy jest teraz niższe, rozpuszczalność COdwa opada i ucieka do środowiska (widać to po wznoszeniu się bąbelków z dna).
- Gdy nurek schodzi na większe głębokości, wdychany azot nie może uciec, ponieważ zapobiega temu ciśnienie zewnętrzne, rozpuszczając się we krwi jednostki.
Kiedy nurek gwałtownie wypływa na powierzchnię, gdzie ciśnienie zewnętrzne ponownie spada, azot zaczyna bąbelkować do krwi..
To powoduje tak zwaną chorobę dekompresyjną. Z tego powodu od nurków wymaga się powolnego wynurzania się, aby azot wolniej uciekał z krwi..
- Badanie skutków spadku zawartości tlenu cząsteczkowego (Odwa) rozpuszczone we krwi i tkankach alpinistów lub osób uprawiających czynności polegające na długotrwałym przebywaniu na dużych wysokościach, a także u mieszkańców dość wysokich miejsc.
- Badania i doskonalenie metod stosowanych w celu uniknięcia klęsk żywiołowych, które mogą być spowodowane obecnością rozpuszczonych gazów w ogromnych zbiornikach wodnych, które mogą być gwałtownie uwalniane.
Prawo Henry'ego ma zastosowanie tylko wtedy, gdy cząsteczki są w równowadze. Oto kilka przykładów:
- W rozpuszczonym tlenie (Odwa) w płynie krwi, ta cząsteczka jest uważana za słabo rozpuszczalną w wodzie, chociaż jej rozpuszczalność jest znacznie zwiększona przez wysoką zawartość hemoglobiny w niej. W ten sposób każda cząsteczka hemoglobiny może wiązać się z czterema cząsteczkami tlenu, które są uwalniane w tkankach do wykorzystania w metabolizmie.
- W 1986 roku zarejestrowano grubą chmurę dwutlenku węgla, która została nagle wyrzucona z jeziora Nyos (położonego w Kamerunie), dusząc około 1700 osób i dużą liczbę zwierząt, co zostało wyjaśnione tym prawem..
- Rozpuszczalność, którą dany gaz przejawia w postaci ciekłej, ma tendencję do zwiększania się wraz ze wzrostem ciśnienia tego gazu, chociaż przy wysokich ciśnieniach istnieją pewne wyjątki, takie jak cząsteczki azotu (Ndwa).
- Prawo Henry'ego nie ma zastosowania, gdy zachodzi reakcja chemiczna między substancją, która działa jako substancja rozpuszczona, a substancją działającą jako rozpuszczalnik; tak jest w przypadku elektrolitów, takich jak kwas solny (HCl).
Jeszcze bez komentarzy