Právo Henryho rovnice, odchylka, aplikace

Henryho zákon stanoví, že při konstantní teplotě je množství plynu rozpuštěného v kapalině přímo úměrné jeho částečnému tlaku na povrchu kapaliny..

V roce 1803 byl postulován anglickým fyzikem a chemikem Williamem Henrym. Jeho zákon lze také vykládat tímto způsobem: je-li tlak na kapalinu zvýšen, tím větší množství plynu v něm rozpuštěného.

Zde je plyn považován za rozpuštěný roztok. Na rozdíl od pevné látky, teplota má negativní vliv na její rozpustnost. Když se tedy teplota zvyšuje, plyn má tendenci unikat z kapaliny snadněji směrem k povrchu.

Je to proto, že zvýšení teploty poskytuje energii plynným molekulám, které se srazí navzájem za vzniku bublin (horní obraz). Tyto bubliny pak překonávají vnější tlak a unikají z kapaliny.

Pokud je vnější tlak velmi vysoký a kapalina zůstane chladná, bubliny se solubilizují a pouze několik plynných molekul bude „pronásledovat“ povrch.

Index

• 1 Rovnice Henryho zákona
• 2 Odchylka
• 3 Rozpustnost plynu v kapalině
  • 3.1 Nenasycené
  • 3.2 Nasycené
  • 3.3 Přesycené
• 4 Aplikace
• 5 Příklady
• 6 Odkazy 

Henryho rovnice práva

Lze ji vyjádřit následující rovnicí:

P = K_H∙ C

Kde P je parciální tlak rozpuštěného plynu; C je koncentrace plynu; a K_H je to Henryho konstanta.

Je nutné pochopit, že parciální tlak plynu je takový, který individuálně vytváří určitý druh zbytku celkové směsi plynů. Celkový tlak není větší než součet všech parciálních tlaků (Daltonův zákon):

P_Celkem= P₁ + P₂ + P₃+... + P_n

Množství plynných druhů, které tvoří směs, je reprezentováno n. Například, pokud je na povrchu kapaliny vodní pára a CO₂, n je rovno 2.

Odchylka

Pro plyny, které jsou špatně rozpustné v kapalinách, se roztok ideálně přizpůsobuje Henrymu zákonu pro rozpuštěnou látku.

Když je však tlak vysoký, dojde k odchylce od Henryho, protože se roztok přestane chovat jako ideální ředění.

Co to znamená? To, že interakce solut-solut a solut-rozpouštědlo začínají mít své vlastní účinky. Když je roztok velmi zředěný, molekuly plynu jsou "výlučně" obklopeny rozpouštědlem a pohrdají možnými setkáními mezi nimi.

Když se tedy roztok přestane ideálně ředit, je pozorována ztráta lineárního chování v P diagramu_i vs X_i.

Závěrem k tomuto aspektu: Henryho zákon určuje tlak par solutu v ideálním zředěném roztoku. Zatímco pro rozpouštědlo platí Raoultův zákon:

P_A = X_A∙ P_A^*

Rozpustnost plynu v kapalině

Když je plyn dobře rozpuštěn v kapalině, jako je cukr ve vodě, nelze jej odlišit od prostředí, čímž se vytvoří homogenní roztok. Jinými slovy: v kapalině (nebo krystalech cukru) nejsou pozorovány žádné bubliny.

Účinná solvatace plynných molekul však závisí na některých proměnných, jako jsou: teplota kapaliny, tlak, který ji ovlivňuje, a chemická povaha těchto molekul ve srovnání s teplotou kapaliny..

Pokud je vnější tlak velmi vysoký, zvyšuje se šance, že plyn pronikne povrchem kapaliny. A na druhé straně, rozpuštěné plynné molekuly je obtížnější překonat dopadající tlak, aby bylo dosaženo úniku ven.

Je-li systém kapalina-plyn za míchání (jak se to děje v moři a ve vzduchových čerpadlech uvnitř nádrže), je upřednostňována absorpce plynu.

A jak ovlivňuje povaha rozpouštědla absorpci plynu? Jestliže to je polární, jako voda, to ukáže afinitu k polárním solutes, to je, pro ty plyny, které mají permanentní dipólový moment. I když je nepolární, jako jsou uhlovodíky nebo tuky, bude preferovat nepolární plynné molekuly

Například amoniak (NH₃) je plyn, který je velmi rozpustný ve vodě v důsledku interakcí vodíkových vazeb. Zatímco tento vodík (H₂), jejíž malá molekula je nepolární, slabě reaguje s vodou.

Také v závislosti na stavu procesu absorpce plynu v kapalině mohou být v nich stanoveny následující stavy:

Nenasycené

Kapalina je nenasycená, když je schopna rozpouštět více plynu. Je to proto, že vnější tlak je větší než vnitřní tlak kapaliny.

Nasycené

Kapalina vytváří rovnováhu v rozpustnosti plynu, což znamená, že plyn uniká stejnou rychlostí, s jakou proniká do kapaliny..

To může také být viděno takto: jestliže tři molekuly plynu uniknou do vzduchu, tři jiní se vrátí k kapalině současně.

Přesycené

Kapalina je přesycena plynem, když je její vnitřní tlak vyšší než vnější tlak. A před minimální změnou v systému uvolní přebytečný rozpuštěný plyn, dokud nebude rovnováha obnovena.

Aplikace

- Henryho zákon může být aplikován počítat absorpci inertních plynů (dusík, hélium, argon, etc.) v různých tkáních lidského těla, a to spolu s Haldane teorií jsou základy tabulek \ t dekomprese.

- Důležitou aplikací je nasycení plynu v krvi. Když je krev nenasycená, plyn se v ní rozpouští, dokud nenasycuje a nepřestává se rozpouštět. Jakmile se to stane, rozpuštěný plyn v krvi jde do vzduchu.

- Příkladem Henryho zákona je zplyňování nealkoholických nápojů. Nealkoholické nápoje mají CO₂ rozpuštěné za vysokých tlaků, čímž se udržuje každá z kombinovaných složek, které ji obsahují; a také si zachovává charakteristickou chuť mnohem déle.

Když je láhev sody odkryta, tlak na kapalinu se sníží, uvolní tlak na místě.

Protože tlak na kapalinu je nyní nižší, rozpustnost CO₂ sestupuje a uniká do atmosféry (lze si všimnout ve stoupání bublin zdola).

- Jak potápěč sestupuje do větších hloubek, inhalovaný dusík nemůže uniknout, protože vnější tlak předejde tomu, rozpouštět se v krvi jednotlivce..

Když se potápěč rychle zvedne na povrch, kde se vnější tlak sníží, začne v krvi vycházet dusík.

To způsobuje to, co je známo jako dekompresní nepohodlí. Z tohoto důvodu jsou potápěči povinni pomalu stoupat, takže dusík uniká z krve pomaleji.

- Studium účinků snížení molekulárního kyslíku (O₂) rozpuštěné v krvi a tkáních horolezců nebo praktikujících činností s prodlouženým pobytem ve vysokých nadmořských výškách, stejně jako obyvatelé poměrně vysokých míst.

- Výzkum a zlepšování metod používaných k prevenci přírodních katastrof, které mohou být způsobeny přítomností rozpuštěných plynů ve velkých vodních útvarech, které mohou být násilně uvolňovány.

Příklady

Henryho zákon platí pouze tehdy, když jsou molekuly v rovnováze. Zde je několik příkladů:

- V roztoku kyslíku (O₂) v krevním řečišti je tato molekula považována za špatně rozpustnou ve vodě, i když její rozpustnost značně vzrůstá díky vysokému obsahu hemoglobinu v ní. Každá molekula hemoglobinu se tak může vázat na čtyři molekuly kyslíku, které jsou uvolňovány v tkáních, které mají být použity v metabolismu.

- V roce 1986 byl hustý oblak oxidu uhličitého, který byl náhle vyloučen z jezera Nyos (umístěného v Kamerunu), udusil přibližně 1700 lidí a velký počet zvířat, což bylo vysvětleno tímto zákonem..

- Rozpustnost, kterou se určitý plyn projevuje v kapalném druhu, se obvykle zvyšuje s rostoucím tlakem plynu, i když při určitých vysokých tlacích existují určité výjimky, jako jsou molekuly dusíku (N₂).

- Henryho zákon není použitelný, pokud existuje chemická reakce mezi látkou působící jako solut a látkou působící jako rozpouštědlo; Takový je případ elektrolytů, jako je kyselina chlorovodíková (HCl)..

Odkazy

1. Crockford, H.D., Knight Samuel B. (1974). Základy fyzikální chemie. (6. vydání). Editorial C.E.C.S.A., Mexiko. P 111-119.
2. Redakce Encyclopaedia Britannica. (2018). Henryho zákon. Získáno 10. května 2018, z: britannica.com
3. Byju (2018). Co je Henryho zákon? Získáno 10. května 2018, od: byjus.com
4. Leisurepro & Aquaviews. (2018). Henryho zákon Získán 10. května 2018, od: leisurepro.com
5. Nadace Annenberga. (2017). Oddíl 7: Henryho zákon. Získáno 10. května 2018, z: learner.org
6. Monica Gonzalez (25. dubna 2011). Henryho zákon. Získáno 10. května 2018, z: quimica.laguia2000.com
7. Ian Myles (24. července 2009). Potápěč [Obrázek] Získáno 10. května 2018, z: flickr.com