Tabla de Contenidos
Genom åren har de olika kemiska grundämnena och materiens tillstånd varit föremål för studier av kemi och fysik. För att förstå dess olika processer och egenskaper upprättades olika lagar, bland vilka är de berömda gaslagarna som fick namnet på sina skapare, som Avogadro, Gay-Lussac, Boyle, Charles, Graham, Dalton, bland andra . . I det här fallet kommer vi att tillämpa Henrys lag för att beräkna koncentrationen av en gas i en lösning.
Vad är Henrys lag
William Henry (1774-1836) var en brittisk kemist född i Manchester, England. Henry specialiserade sig på studier av gaser och utförde otaliga vetenskapliga experiment.
Resultaten av hans arbete med gaser, vatten, temperatur och tryck, gjorde det möjligt för honom att utveckla den lag som bär hans namn, Henrys lag, 1803. Denna lag säger att givet en konstant temperatur, mängden gas löst i en vätska, är proportionell mot partialtrycket för gasen ovanför vätskan. Henrys lag uttrycks med följande ekvation:
C = kH P
där kH är Henrys konstant, C är gasens koncentration och P är gasens partialtryck. Henrys konstant är ett proportionalitetsvärde som beror på typen av gas, typen av vätska och temperaturen.
Det betyder att ju högre tryck gasen har på en vätska, desto större är den totala mängden gas som kan lösas i den. På så sätt kommer en högre koncentration av gasen i vätskan att erhållas, det vill säga den får en högre löslighet.
Det är viktigt att betona att Henrys lag beskriver beteendet hos gaser under vissa specifika och speciella förhållanden:
- Temperaturen måste vara konstant.
- Gasen måste vara i jämvikt med lösningen.
- Gastrycket måste vara relativt lågt.
- Gasen får inte reagera med lösningsmedlet.
Henrys lag kan observeras i olika situationer i det normala livet, inom vetenskapen och i industrin. Till exempel vid dykning, där människor som går ner till vissa djup senare måste stiga upp med försiktighet eftersom de olika gasernas tryck minskar också minskar deras löslighet i blodet. Detta kan orsaka bubblor att bildas och bli en stor hälsorisk.
Ett annat exempel är en kolsyrad dryck. I den komprimeras luften av det starka trycket, men när den avslöjas minskar trycket, liksom koncentrationen av gasen, bubblor bildas.
Henry är konstant
Konstanten kH beskriver de interaktioner som sker mellan en gas och ett lösningsmedel. Ju starkare dessa interaktioner, desto högre värde på konstanten. Därför kommer även gasens löslighet i nämnda lösningsmedel att vara större vid samma temperatur och tryck.
Värdet på kH uttrycker gasens löslighet vid den givna temperaturen, när partialtrycket är 1 atm.
Problem med att tillämpa Henrys lag
Henrys lag används för att hitta koncentrationen av en gas i en vätska eller lösning. För att lära oss hur man utför denna beräkning, låt oss titta på följande problem:
Anta att vi vill veta hur många gram koldioxid (CO 2 ) som kan lösas i en 1-liters flaska kolsyrad läsk om ett tryck på 2,4 atm vid 25°C används i tappningsprocessen. I detta fall är kH för koldioxid (CO 2 ) i vatten lika med 0,0336 mol/(atm. L) vid 25°C.
För att lösa detta problem måste vi utföra följande steg:
Första steget:
Tillämpa Henrys lagformel: C = kH P
C är koncentrationen av den lösta gasen i lösningen. Därför, för att få värdet på C, måste vi utföra följande beräkning:
C = kH PC = 0,0336 mol/(atm. L) 2,4 atm
C = 0,0806 mol/L
Eftersom vi bara har 1 L vatten finns det 0,0806 mol koldioxid (CO 2 ).
Andra steg:
Konvertera mol till gram , få först molmassan och omvandla sedan till gram (molar massantal mol)
Den molära massan av CO 2 är lika med 12 + (16, 2) = 12 + 32 = 44 g/mol
Masskvantitet CO 2 = molmassa · kvantitet mol CO 2
Massmängd CO 2 = 44 g/mol 0,0806 mol
Massmängd CO2 = 3,546 g
På så sätt får vi att det finns 3,546 g CO 2 löst i 1 L-flaskan med läsk.
Bibliografi
Borneo, R. Gases. Problem lösta. Serie: Problem lösta i kemi. Del 1. Ideala gaser, gaslagar . (2020, Kindle Edition). B0871KR5J2.
Woldeamanuel, MM Introduktion till fysikalisk kemi: Lärobok i fysikalisk kemi för vetenskaps- och ingenjörsstudenter. (2020). Spanien. Spansk akademisk redaktion.
Fuentes Rivas, RM Gaslagar. (2016). Mexiko. Autonoma Mexico State University. Tillgänglig på: http://ri.uaemex.mx/bitstream/handle/20.500.11799/66577/secme-29297.pdf?sequence=1
