Skorzystaj z prawa Henry’ego, aby obliczyć stężenie gazu

Przez lata różne pierwiastki chemiczne i stany materii były przedmiotem badań chemii i fizyki. Aby zrozumieć jego różne procesy i cechy, ustanowiono różne prawa, wśród których znajdują się słynne prawa gazowe, które otrzymały imię ich twórców, takie jak między innymi Avogadro, Gay-Lussac, Boyle, Charles, Graham , Dalton. . W tym przypadku, aby obliczyć stężenie gazu w roztworze, zastosujemy prawo Henry’ego.

Co to jest prawo Henry’ego

William Henry (1774-1836) był brytyjskim chemikiem urodzonym w Manchesterze w Anglii. Henry specjalizował się w badaniu gazów i przeprowadzał niezliczone eksperymenty naukowe.

Wyniki jego prac nad gazami, wodą, temperaturą i ciśnieniem pozwoliły mu w 1803 roku opracować prawo, które nosi jego imię, prawo Henry’ego. Prawo to stwierdza, że ​​przy stałej temperaturze ilość gazu rozpuszczonego w cieczy, jest proporcjonalne do ciśnienia cząstkowego gazu nad wspomnianą cieczą. Prawo Henry’ego wyraża się następującym równaniem:

C = kH P

gdzie kH to stała Henry’ego, C to stężenie gazu, a P to ciśnienie cząstkowe gazu. Stała Henry’ego jest wartością proporcjonalności, która zależy od rodzaju gazu, rodzaju cieczy i temperatury.

Oznacza to, że im większe ciśnienie gazu w cieczy, tym większa całkowita ilość gazu, która może się w niej rozpuścić. W ten sposób uzyskamy większe stężenie gazu w cieczy, czyli będzie on miał większą rozpuszczalność.

Należy podkreślić, że prawo Henry’ego opisuje zachowanie gazów w pewnych określonych i szczególnych warunkach:

• Temperatura musi być stała.
• Gaz musi być w równowadze z roztworem.
• Ciśnienie gazu musi być stosunkowo niskie.
• Gaz nie może reagować z rozpuszczalnikiem.

Prawo Henry’ego można zaobserwować w różnych sytuacjach w normalnym życiu, w nauce iw przemyśle. Na przykład w nurkowaniu, gdzie ludzie, którzy schodzą na pewne głębokości, muszą później wynurzać się ostrożnie, ponieważ wraz ze spadkiem ciśnienia różnych gazów zmniejsza się również ich rozpuszczalność we krwi. Może to spowodować tworzenie się pęcherzyków i stać się poważnym zagrożeniem dla zdrowia.

Innym przykładem jest napój gazowany. Powietrze jest w nim sprężane przez silne ciśnienie, ale po jego odkryciu ciśnienie spada, podobnie jak stężenie gazu, tworzą się bąbelki.

stała Henry’ego

Stała kH opisuje interakcje zachodzące między gazem a rozpuszczalnikiem. Im silniejsze są te interakcje, tym wyższa wartość stałej. Dlatego rozpuszczalność gazu we wspomnianym rozpuszczalniku będzie również większa przy tej samej temperaturze i ciśnieniu.

Wartość kH wyraża rozpuszczalność gazu w danej temperaturze, gdy ciśnienie cząstkowe wynosi 1 atm.

Problem ze stosowaniem prawa Henry’ego

Prawo Henry’ego służy do znalezienia stężenia gazu w cieczy lub roztworze. Aby dowiedzieć się, jak wykonać to obliczenie, spójrzmy na następujący problem:

Załóżmy, że chcemy wiedzieć, ile gramów dwutlenku węgla (CO ₂ ) można rozpuścić w 1-litrowej butelce gazowanego napoju bezalkoholowego, jeśli w procesie butelkowania stosuje się ciśnienie 2,4 atm w temperaturze 25°C. W tym przypadku kH dwutlenku węgla (CO ₂ ) w wodzie wynosi 0,0336 mol / (atm. L) w temperaturze 25°C.

Aby rozwiązać ten problem, musimy wykonać następujące kroki:

Pierwszy krok:

Zastosuj wzór z prawa Henry’ego: C = kH P

C to stężenie rozpuszczonego gazu w roztworze. Dlatego, aby otrzymać wartość C, musimy wykonać następujące obliczenie:

C = kH PC = 0,0336 mola / (atm. L) 2,4 atm

C = 0,0806 mola/l

Ponieważ mamy tylko 1 litr wody, mamy 0,0806 mola dwutlenku węgla (CO ₂ ).

Drugi krok:

Przelicz mole na gramy , najpierw uzyskując masę molową, a następnie przeliczając na gramy (masa molowa liczba moli)

Masa molowa CO ₂  jest równa 12 + (16 . 2) = 12 + 32 = 44 g / mol

Ilość masowa CO ₂  = masa molowa · ilość moli CO ₂

Ilość masowa CO ₂  = 44 g / mol 0,0806 mol

Masa CO ₂  = 3,546 g

W ten sposób otrzymujemy, że  w butelce sody o pojemności 1 l rozpuszczone jest 3,546 g CO _{2 .}

Bibliografia

Borneo, R. Gazy. Problemy rozwiązane. Seria: Problemy rozwiązywane w chemii. Część 1. Gazy doskonałe, prawa dotyczące gazów . (2020, wydanie Kindle). B0871KR5J2.

Woldeamanuel, MM Wprowadzenie do chemii fizycznej: Podręcznik chemii fizycznej dla studentów nauk ścisłych i inżynierii. (2020). Hiszpania. Hiszpański redakcja akademicka.

Fuentes Rivas, RM Prawa gazowe. (2016). Meksyk. Autonomiczny Uniwersytet Stanowy Meksyku. Dostępne pod adresem: http://ri.uaemex.mx/bitstream/handle/20.500.11799/66577/secme-29297.pdf?sequence=1