Χρησιμοποιήστε το νόμο του Henry για να υπολογίσετε τη συγκέντρωση αερίου

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Κατά τη διάρκεια των ετών, τα διαφορετικά χημικά στοιχεία και οι καταστάσεις της ύλης αποτέλεσαν αντικείμενο μελέτης της Χημείας και της Φυσικής. Για την κατανόηση των διαφορετικών διαδικασιών και χαρακτηριστικών του, θεσπίστηκαν διαφορετικοί νόμοι, μεταξύ των οποίων είναι οι περίφημοι νόμοι για το φυσικό αέριο που έλαβαν το όνομα των δημιουργών τους, όπως Avogadro, Gay-Lussac, Boyle, Charles, Graham, Dalton , μεταξύ άλλων . Σε αυτή την περίπτωση, για να υπολογίσουμε τη συγκέντρωση ενός αερίου σε ένα διάλυμα, θα εφαρμόσουμε τον νόμο του Henry.

Τι είναι ο νόμος του Henry

Ο William Henry (1774-1836) ήταν Βρετανός χημικός γεννημένος στο Μάντσεστερ της Αγγλίας. Ο Ερρίκος ειδικεύτηκε στη μελέτη των αερίων και πραγματοποίησε αμέτρητα επιστημονικά πειράματα.

Τα αποτελέσματα της δουλειάς του για τα αέρια, το νερό, τη θερμοκρασία και την πίεση, του επέτρεψαν να αναπτύξει το νόμο που φέρει το όνομά του, Νόμος του Henry, το 1803. Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι δεδομένης μιας σταθερής θερμοκρασίας, η ποσότητα ενός αερίου που διαλύεται σε ένα υγρό, είναι ανάλογη με τη μερική πίεση του αερίου παραπάνω από το εν λόγω υγρό. Ο νόμος του Henry εκφράζεται με την ακόλουθη εξίσωση:

C = kH P

όπου kH είναι η σταθερά του Henry, C είναι η συγκέντρωση του αερίου και P είναι η μερική πίεση του αερίου. Η σταθερά του Henry είναι μια τιμή αναλογικότητας που εξαρτάται από τον τύπο του αερίου, τον τύπο του υγρού και τη θερμοκρασία.

Αυτό σημαίνει ότι όσο μεγαλύτερη είναι η πίεση του αερίου σε ένα υγρό, τόσο μεγαλύτερη είναι η συνολική ποσότητα του αερίου που μπορεί να διαλυθεί σε αυτό. Με αυτόν τον τρόπο θα προκύψει μεγαλύτερη συγκέντρωση του αερίου στο υγρό, θα έχει δηλαδή μεγαλύτερη διαλυτότητα.

Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι ο νόμος του Henry περιγράφει τη συμπεριφορά των αερίων κάτω από ορισμένες ειδικές και ιδιαίτερες συνθήκες:

  • Η θερμοκρασία πρέπει να είναι σταθερή.
  • Το αέριο πρέπει να βρίσκεται σε ισορροπία με το διάλυμα.
  • Η πίεση του αερίου πρέπει να είναι σχετικά χαμηλή.
  • Το αέριο δεν πρέπει να αντιδρά με τον διαλύτη.

Ο νόμος του Henry μπορεί να παρατηρηθεί σε διαφορετικές καταστάσεις στην κανονική ζωή, στην επιστήμη και στη βιομηχανία. Για παράδειγμα, στις καταδύσεις, όπου οι άνθρωποι που κατεβαίνουν σε συγκεκριμένα βάθη πρέπει αργότερα να ανεβαίνουν με προσοχή γιατί καθώς μειώνεται η πίεση των διαφορετικών αερίων, μειώνεται και η διαλυτότητά τους στο αίμα. Αυτό μπορεί να προκαλέσει το σχηματισμό φυσαλίδων και να γίνει σημαντικός κίνδυνος για την υγεία.

Ένα άλλο παράδειγμα είναι ένα ανθρακούχο ποτό. Σε αυτό ο αέρας συμπιέζεται από την ισχυρή πίεση, αλλά όταν τον ξεσκεπάζουμε, η πίεση μειώνεται, καθώς και η συγκέντρωση του αερίου, σχηματίζονται φυσαλίδες.

Ο Χένρι είναι σταθερός

Η σταθερά kH περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις που συμβαίνουν μεταξύ ενός αερίου και ενός διαλύτη. Όσο ισχυρότερες είναι αυτές οι αλληλεπιδράσεις, τόσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της σταθεράς. Επομένως, η διαλυτότητα του αερίου στον εν λόγω διαλύτη θα είναι επίσης μεγαλύτερη στην ίδια θερμοκρασία και πίεση.

Η τιμή του kH εκφράζει τη διαλυτότητα του αερίου στη δεδομένη θερμοκρασία, όταν η μερική πίεση είναι 1 atm.

Πρόβλημα εφαρμογής του νόμου του Henry

Ο νόμος του Henry χρησιμοποιείται για την εύρεση της συγκέντρωσης ενός αερίου σε ένα υγρό ή διάλυμα. Για να μάθετε πώς να κάνετε αυτόν τον υπολογισμό, ας δούμε το ακόλουθο πρόβλημα:

Ας υποθέσουμε ότι θέλουμε να μάθουμε πόσα γραμμάρια διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ) μπορούν να διαλυθούν σε ένα μπουκάλι ανθρακούχου αναψυκτικού 1 λίτρου εάν χρησιμοποιηθεί πίεση 2,4 atm στους 25°C στη διαδικασία εμφιάλωσης. Στην περίπτωση αυτή, το kH του διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ) στο νερό είναι ίσο με 0,0336 mol / (atm. L) στους 25°C.

Για να λύσουμε αυτό το πρόβλημα πρέπει να εκτελέσουμε τα ακόλουθα βήματα:

Το πρώτο βήμα:

Εφαρμόστε τον τύπο του νόμου του Henry: C = kH P

C είναι η συγκέντρωση του διαλυμένου αερίου στο διάλυμα. Επομένως, για να λάβουμε την τιμή του C, πρέπει να κάνουμε τον ακόλουθο υπολογισμό:

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

C = 0,0806 mol/L

Εφόσον έχουμε μόνο 1 λίτρο νερού, υπάρχουν 0,0806 mol διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ).

Δεύτερο βήμα:

Μετατρέψτε τα mole σε γραμμάρια , παίρνοντας πρώτα τη μοριακή μάζα και στη συνέχεια μετατρέποντας σε γραμμάρια (μοριακός μάζας αριθμός mole)

Η μοριακή μάζα του CO 2  είναι ίση με 12 + (16 . 2) = 12 + 32 = 44 g / mol

Ποσότητα μάζας CO 2  = μοριακή μάζα · ποσότητα mol CO 2

Ποσότητα μάζας CO 2  = 44 g / mol 0,0806 mol

Ποσότητα μάζας CO 2  = 3,546 g

Με αυτόν τον τρόπο, παίρνουμε ότι υπάρχουν 3,546 g CO 2  διαλυμένα στο μπουκάλι σόδας 1 L.

Βιβλιογραφία

Borneo, R. Gases. Προβλήματα λύθηκαν. Σειρά: Προβλήματα που λύθηκαν στη Χημεία. Μέρος 1. Ιδανικά αέρια, νόμοι αερίων . (2020, Kindle Edition). B0871KR5J2.

Woldeamanuel, MM Εισαγωγή στη Φυσικοχημεία: Εγχειρίδιο Φυσικής Χημείας για Σπουδαστές Επιστήμης και Μηχανικής. (2020). Ισπανία. Ισπανική Ακαδημαϊκή Έκδοση.

Fuentes Rivas, RM Νόμοι για το φυσικό αέριο. (2016). Μεξικό. Αυτόνομο Κρατικό Πανεπιστήμιο του Μεξικού. Διαθέσιμο στη διεύθυνση: http://ri.uaemex.mx/bitstream/handle/20.500.11799/66577/secme-29297.pdf?sequence=1

-Διαφήμιση-

mm
Cecilia Martinez (B.S.)
Cecilia Martinez (Licenciada en Humanidades) - AUTORA. Redactora. Divulgadora cultural y científica.

Artículos relacionados