Пример за проблема на закона на Хенри

Законът на Хенри е а газов закон формулиран от британския химик Уилям Хенри през 1803г. Законът гласи, че при постоянна температура количеството разтворен газ в обем на определена течност е пряко пропорционално на парциалното налягане на газа в равновесие с течността. С други думи, количеството на разтворения газ е пряко пропорционално на парциалното налягане на неговата газова фаза. Законът съдържа фактор на пропорционалност, който се нарича константа на Хенри.

Този примерен проблем показва как да се използва законът на Хенри за изчисляване на концентрацията на газ в разтвор под налягане.

Правен проблем на Хенри

Колко грама газ въглероден диоксид е разтворен в 1 L бутилка газирана вода, ако производителят използва налягане от 2,4 атм в процеса на бутилиране при 25 ° C? Като се има предвид: KH на CO2 във вода = 29,76 атм / (мол / л) при 25 ° С разтваряне Когато се разтвори газ в течност, концентрациите в крайна сметка ще достигнат равновесие между източника на газ и разтвора. Законът на Хенри показва, че концентрацията на разтворен газ в разтвор е пряко пропорционална на парциалното налягане на газа над разтвора. P = KHC където: P е парциалното налягане на газа над разтвора. KH е константата на закона на Хенри за решението. С е концентрацията на разтворения газ в разтвор. C = P / KHC = 2,4 атм / 29,76 атм / (мол / л) С = 0,08 мол / L, тъй като имаме само 1 л вода, имаме 0,08 мола CO.

Конвертирайте бенките в грамове:

маса на 1 мол CO2 = 12+ (16x2) = 12 + 32 = 44 g

g CO2 = mol CO2 x (44 g / mol) g CO2 = 8.06 x 10-2 mol x 44 g / molg на CO2 = 3.52 g

Има 3,52 g CO2 разтворен в 1 L бутилка газирана вода от производителя.

Преди да се отвори кутия сода, почти целият газ над течността е въглероден двуокис. Когато контейнерът се отвори, газът изтича, намалявайки парциалното налягане на въглеродния двуокис и позволява разтворения газ да излезе от разтвора. Ето защо содата е газирана.

Други форми на закона на Хенри

Формулата за закона на Хенри може да бъде написана и други начини, които да позволят лесни изчисления, като се използват различни единици, особено на KН. Ето някои общи константи за газове във вода при 298 К и приложимите форми на закона на Хенри:

уравнение KН = P / C KН = C / P KН = P / x KН = Свод / ° Сгаз
единици [Lразтвор · Атм / молгаз] [молгаз / Lразтвор · Atm] [атм · молразтвор / молгаз] безразмерна
О2 769.23 1.3 Е-3 4.259 Е4 3.180 Е-2
Н2 1282.05 7.8 Е-4 7.088 Е4 1.907 Е-2
CO2 29.41 3.4 E-2 0,163 Е4 0.8317
н2 1639.34 6.1 E-4 9.077 Е4 1.492 Е-2
Той 2702.7 3.7 Е-4 14.97 Е4 9.051 Е-3
Ne 2222.22 4.5 Е-4 12.30 Е4 1.101 Е-2
Ar 714.28 1.4 Е-3 3.9555 Е4 3.425 Е-2
CO 1052.63 9.5 Е-4 5.828 Е4 2.324 Е-2

Където:

  • Lразтвор е литри разтвор.
  • ° Свод е бенки на литър разтвор.
  • P е частичен налягане на газа над разтвора, обикновено в абсолютно атмосферно налягане.
  • хвод е молна фракция на газа в разтвор, която е приблизително равна на молите на газ на молове вода.
  • atm се отнася до атмосфери с абсолютно налягане.

Приложения на закона на Хенри

Законът на Хенри е само приближение, което е приложимо за разредени разтвори. По-нататък една система се отклонява от идеалните решения ( както при всеки закон за газа), толкова по-малко точно ще бъде изчислението. Като цяло законът на Хенри работи най-добре, когато разтворителят и разтворителят са химически сходни помежду си.

Законът на Хенри се използва в практически приложения. Например, той се използва за определяне на количеството разтворен кислород и азот в кръвта на водолази, за да се определи риска от декомпресионна болест (завоите).

Справка за стойности на KH

Франсис Л. Смит и Алън Х. Харви (септ. 2007 г.), „Избягвайте обикновени клопки при използване на закона на Хенри“, „Прогрес на химическото инженерство“ (CEP), стр. 33-39