Tabla de Contenidos
През годините различните химични елементи и състояния на материята са били обект на изучаване на химията и физиката. За да се разберат неговите различни процеси и характеристики, бяха установени различни закони, сред които са известните газови закони, които са получили името на своите създатели, като Авогадро, Гей-Лусак, Бойл, Чарлз, Греъм, Далтън и др . В този случай, за да изчислим концентрацията на газ в разтвор, ще приложим закона на Хенри.
Какво е законът на Хенри
Уилям Хенри (1774-1836) е британски химик, роден в Манчестър, Англия. Хенри се специализира в изследването на газовете и извършва безброй научни експерименти.
Резултатите от работата му върху газовете, водата, температурата и налягането му позволяват да развие закона, който носи неговото име, Законът на Хенри, през 1803 г. Този закон гласи, че при постоянна температура, количеството газ, разтворен в течност, е пропорционално на парциалното налягане на газа над споменатата течност. Законът на Хенри се изразява със следното уравнение:
C = kH P
където kH е константата на Хенри, C е концентрацията на газа и P е парциалното налягане на газа. Константата на Хенри е пропорционална стойност, която зависи от вида на газа, вида на течността и температурата.
Това означава, че колкото по-голямо е налягането на газа върху течността, толкова по-голямо е общото количество газ, което може да се разтвори в нея. По този начин ще се получи по-висока концентрация на газа в течността, тоест тя ще има по-голяма разтворимост.
Важно е да се подчертае, че законът на Хенри описва поведението на газовете при определени специфични и конкретни условия:
- Температурата трябва да е постоянна.
- Газът трябва да е в равновесие с разтвора.
- Налягането на газа трябва да е относително ниско.
- Газът не трябва да реагира с разтворителя.
Законът на Хенри може да се наблюдава в различни ситуации в нормалния живот, в науката и в индустрията. Например при гмуркане, където хората, които се спускат до определени дълбочини, трябва по-късно да се издигат с повишено внимание, защото с намаляването на налягането на различните газове намалява и тяхната разтворимост в кръвта. Това може да доведе до образуване на мехурчета и да се превърне в основен риск за здравето.
Друг пример е газирана напитка. В него въздухът се компресира от силното налягане, но при разкриването му налягането намалява, както и концентрацията на газа, образуват се мехурчета.
Константата на Хенри
Константата kH описва взаимодействията, които възникват между газ и разтворител. Колкото по-силни са тези взаимодействия, толкова по-висока е стойността на константата. Следователно, разтворимостта на газа в споменатия разтворител също ще бъде по-голяма при същата температура и налягане.
Стойността на kH изразява разтворимостта на газа при дадена температура, когато парциалното налягане е 1 atm.
Проблем с прилагането на закона на Хенри
Законът на Хенри се използва за намиране на концентрацията на газ в течност или разтвор. За да научите как да извършите това изчисление, нека разгледаме следния проблем:
Да предположим, че искаме да знаем колко грама въглероден диоксид (CO 2 ) могат да бъдат разтворени в 1-L бутилка газирана безалкохолна напитка, ако в процеса на бутилиране се използва налягане от 2,4 atm при 25°C. В този случай kH на въглеродния диоксид (CO 2 ) във вода е равно на 0,0336 mol/(atm. L) при 25°C.
За да разрешим този проблем, трябва да изпълним следните стъпки:
Първа стъпка:
Приложете формулата на закона на Хенри: C = kH P
C е концентрацията на разтворения газ в разтвора. Следователно, за да получим стойността на C, трябва да извършим следното изчисление:
C = kH PC = 0,0336 mol / (atm. L) 2,4 atm
C = 0,0806 mol/L
Тъй като имаме само 1 L вода, има 0,0806 mol въглероден диоксид (CO 2 ).
Втора стъпка:
Преобразувайте молове в грамове , като първо вземете моларната маса и след това преобразувайте в грамове (моларна маса брой молове)
Моларната маса на CO 2 е равна на 12 + (16 . 2) = 12 + 32 = 44 g / mol
Масово количество CO 2 = моларна маса · количество молове CO 2
Масово количество CO 2 = 44 g / mol 0,0806 mol
Масово количество CO 2 = 3,546 g
По този начин получаваме, че има 3,546 g CO 2 , разтворени в 1 L бутилка сода.
Библиография
Борнео, Р. Газове. Проблемите са решени. Серия: Решени задачи по химия. Част 1. Идеални газове, газови закони . (2020 г., Kindle Edition). B0871KR5J2.
Woldeamanuel, MM Въведение във физическата химия: Учебник по физическа химия за студенти по природни науки и инженерство. (2020 г.). Испания. Испанска академична редакция.
Фуентес Ривас, RM Газови закони. (2016). Мексико. Автономен Мексикански държавен университет. Наличен на: http://ri.uaemex.mx/bitstream/handle/20.500.11799/66577/secme-29297.pdf?sequence=1
