Prawo Henry'ego to prawo gazowe sformułowane przez brytyjskiego chemika Williama Henry'ego w 1803 roku. Prawo stanowi, że przy stałej temperaturze ilość rozpuszczonego gazu w objętości określonej cieczy jest wprost proporcjonalna do ciśnienia cząstkowego gazu w równowaga z płynem. Innymi słowy, ilość rozpuszczonego gazu jest wprost proporcjonalna do ciśnienia cząstkowego jego fazy gazowej. Prawo zawiera współczynnik proporcjonalności, który nazywa się stałą prawa Henry'ego.
Ten przykładowy problem pokazuje, jak wykorzystać prawo Henry'ego do obliczenia stężenia gazu w roztworze pod ciśnieniem.
Problem prawa Henry'ego
Ile gramów gazowego dwutlenku węgla rozpuszcza się w 1-litrowej butelce gazowanej wody, jeśli producent stosuje ciśnienie 2,4 atm w procesie butelkowania w temperaturze 25 ° C? Biorąc pod uwagę: KH CO2 w wodzie = 29,76 atm / (mol / L) w 25 ° C Rozwiązanie Gdy gaz rozpuszcza się w cieczy, stężenia ostatecznie osiągną równowagę między źródłem gazu a roztworem. Prawo Henry'ego pokazuje, że stężenie gazu rozpuszczonego w roztworze jest wprost proporcjonalne do ciśnienia cząstkowego gazu nad roztworem. P = KHC gdzie: P jest ciśnieniem cząstkowym gazu nad roztworem. KH jest stałą prawa Henry'ego dla rozwiązania. C to stężenie rozpuszczonego gazu w roztworze. C = P / KHC = 2,4 atm / 29,76 atm / (mol / L) C = 0,08 mol / L Ponieważ mamy tylko 1 l wody, mamy 0,08 mola CO.
Konwertuj mole na gramy:
masa 1 mol 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 CO2 = 3,52 g
Jest 3,52 g CO2 rozpuszczony w 1 L butelce gazowanej wody od producenta.
Przed otwarciem puszki z napojem gazowym znajduje się prawie cały gaz nad cieczą dwutlenek węgla. Po otwarciu pojemnika gaz ulatnia się, obniżając ciśnienie cząstkowe dwutlenku węgla i umożliwiając uwolnienie rozpuszczonego gazu z roztworu. Właśnie dlatego napój gazowany jest gazowany.
Inne formy prawa Henry'ego
Wzór na prawo Henry'ego można zapisać innymi sposobami, aby umożliwić łatwe obliczenia przy użyciu różnych jednostek, szczególnie KH.. Oto niektóre typowe stałe dla gazów w wodzie o temperaturze 298 K i obowiązujące formy prawa Henry'ego:
| Równanie | K.H. = P / C | K.H. = C / P | K.H. = P / x | K.H. = Caq / Cgaz |
| jednostki | [Lsoln · Atm / molgaz] | [molgaz / Lsoln · Atm] | [atm · molsoln / molgaz] | bezwymiarowy |
| O2 | 769.23 | 1.3 E-3 | 4,259 E4 | 3,180 E-2 |
| H.2 | 1282.05 | 7,8 E-4 | 7,088 E4 | 1,907 E-2 |
| WSPÓŁ2 | 29.41 | 3,4 E-2 | 0,163 E4 | 0.8317 |
| N.2 | 1639.34 | 6.1 E-4 | 9,077 E4 | 1,492 E-2 |
| On | 2702.7 | 3,7 E-4 | 14,97 E4 | 9,051 E-3 |
| Ne | 2222.22 | 4.5 E-4 | 12,30 E4 | 1.101 E-2 |
| Ar | 714.28 | 1,4 E-3 | 3,9555 E4 | 3,425 E-2 |
| WSPÓŁ | 1052.63 | 9,5 E-4 | 5,828 E4 | 2,324 E-2 |
Gdzie:
- L.soln to litry roztworu.
- doaq to mole gazu na litr roztworu.
- P jest częściowe nacisk gazu powyżej roztworu, zwykle w ciśnieniu bezwzględnym w atmosferze.
- xaq to ułamek molowy gazu w roztworze, który jest w przybliżeniu równy molu gazu na mol wody.
- atm odnosi się do atmosfer o ciśnieniu bezwzględnym.
Zastosowania prawa Henry'ego
Prawo Henry'ego jest jedynie przybliżeniem stosowanym do rozcieńczonych rozwiązań. Im dalej system odbiega od idealnych rozwiązań ( jak w przypadku każdego prawa gazowego), tym mniej dokładne będą obliczenia. Ogólnie rzecz biorąc, prawo Henry'ego działa najlepiej, gdy substancja rozpuszczona i rozpuszczalnik są chemicznie podobne do siebie.
Prawo Henry'ego jest stosowane w praktycznych zastosowaniach. Na przykład służy do określenia ilości rozpuszczonego tlenu i azotu we krwi nurków, aby pomóc określić ryzyko choroby dekompresyjnej (zakręty).
Odniesienie do wartości KH
Francis L. Smith and Allan H. Harvey (wrzesień 2007), „Unikaj typowych pułapek przy stosowaniu prawa Henry'ego”, „Postęp inżynierii chemicznej” (CEP), pp. 33-39