Brug Henrys lov til at beregne koncentrationen af ​​gas

Gennem årene var de forskellige kemiske grundstoffer og stoffets tilstande genstand for undersøgelse af kemi og fysik. For at forstå dets forskellige processer og karakteristika blev der etableret forskellige love, blandt hvilke er de berømte gaslove, der modtog navnet på deres skabere, såsom Avogadro, Gay-Lussac, Boyle, Charles, Graham, Dalton, blandt andre . . I dette tilfælde vil vi anvende Henrys lov for at beregne koncentrationen af ​​en gas i en opløsning.

Hvad er Henrys lov

William Henry (1774-1836) var en britisk kemiker født i Manchester, England. Henry specialiserede sig i studiet af gasser og udførte utallige videnskabelige eksperimenter.

Resultaterne af hans arbejde med gasser, vand, temperatur og tryk gjorde det muligt for ham at udvikle den lov, der bærer hans navn, Henrys lov, i 1803. Denne lov siger, at givet en konstant temperatur, mængden af ​​en gas opløst i en væske, er proportional med partialtrykket af gassen over væsken. Henrys lov er udtrykt med følgende ligning:

C = kH P

hvor kH er Henrys konstant, C er koncentrationen af ​​gassen, og P er gassens partialtryk. Henrys konstant er en proportionalitetsværdi, der afhænger af gastypen, væsketypen og temperaturen.

Det betyder, at jo større tryk gassen har på en væske, jo større er den samlede mængde af gassen, der kan opløses i den. På denne måde vil der opnås en højere koncentration af gassen i væsken, det vil sige, at den vil have en højere opløselighed.

Det er vigtigt at fremhæve, at Henrys lov beskriver gassens adfærd under visse specifikke og særlige forhold:

• Temperaturen skal være konstant.
• Gassen skal være i ligevægt med opløsningen.
• Gastrykket skal være relativt lavt.
• Gassen må ikke reagere med opløsningsmidlet.

Henrys lov kan observeres i forskellige situationer i det normale liv, i videnskaben og i industrien. For eksempel ved dykning, hvor mennesker, der går ned til bestemte dybder, senere skal stige op med forsigtighed, fordi når trykket af de forskellige gasser falder, falder deres opløselighed i blodet også. Dette kan få bobler til at dannes og blive en stor sundhedsrisiko.

Et andet eksempel er en sodavand. I den komprimeres luften af ​​det stærke tryk, men når den afdækkes, falder trykket, ligesom koncentrationen af ​​gassen dannes bobler.

Henry er konstant

Konstanten kH beskriver de vekselvirkninger, der opstår mellem en gas og et opløsningsmiddel. Jo stærkere disse interaktioner er, desto højere er værdien af ​​konstanten. Derfor vil opløseligheden af ​​gassen i nævnte opløsningsmiddel også være større ved samme temperatur og tryk.

Værdien af ​​kH udtrykker gassens opløselighed ved den givne temperatur, når partialtrykket er 1 atm.

Problemer med at anvende Henrys lov

Henrys lov bruges til at finde koncentrationen af ​​en gas i en væske eller opløsning. For at lære at udføre denne beregning, lad os se på følgende problem:

Antag, at vi vil vide, hvor mange gram kuldioxid (CO ₂ ) der kan opløses i en 1-L flaske kulsyreholdig læskedrik, hvis der anvendes et tryk på 2,4 atm ved 25°C i aftapningsprocessen. I dette tilfælde er kH for kuldioxid (CO ₂ ) i vand lig med 0,0336 mol/(atm. L) ved 25°C.

For at løse dette problem skal vi udføre følgende trin:

Første skridt:

Anvend Henrys lovformel: C = kH P

C er koncentrationen af ​​den opløste gas i opløsningen. For at opnå værdien af ​​C skal vi derfor udføre følgende beregning:

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

C = 0,0806 mol/L

Da vi kun har 1 L vand, er der 0,0806 mol kuldioxid (CO ₂ ).

Andet trin:

Konverter mol til gram , få først molmassen og konverter derefter til gram (molær masse antal mol)

Den molære masse af CO ₂  er lig med 12 + (16 . 2) = 12 + 32 = 44 g / mol

Massemængde CO ₂  = molmasse · mængde mol CO ₂

Massemængde CO ₂  = 44 g/mol 0,0806 mol

Massemængde CO ₂  = 3,546 g

På den måde opnår vi, at der er 3,546 g CO ₂  opløst i 1 L flasken sodavand.

Bibliografi

Borneo, R. Gases. Problemer løst. Serie: Problemer løst i kemi. Del 1. Ideelle gasser, gaslove . (2020, Kindle Edition). B0871KR5J2.

Woldeamanuel, MM Introduktion til fysisk kemi: lærebog i fysisk kemi for videnskabs- og ingeniørstuderende. (2020). Spanien. Spansk akademisk redaktion.

Fuentes Rivas, RM Gaslovgivning. (2016). Mexico. Autonome Mexico State University. Tilgængelig på: http://ri.uaemex.mx/bitstream/handle/20.500.11799/66577/secme-29297.pdf?sequence=1