Usa la legge di Henry per calcolare la concentrazione di gas

Nel corso degli anni, i diversi elementi chimici e gli stati della materia sono stati oggetto di studio della Chimica e della Fisica. Per comprendere i suoi diversi processi e caratteristiche, sono state stabilite diverse leggi, tra cui le famose leggi sui gas che hanno ricevuto il nome dei loro creatori, come Avogadro, Gay-Lussac, Boyle, Charles, Graham, Dalton, tra gli altri . . In questo caso, per calcolare la concentrazione di un gas in una soluzione, applicheremo la legge di Henry.

Cos’è la legge di Henry

William Henry (1774-1836) era un chimico britannico nato a Manchester, in Inghilterra. Henry si specializzò nello studio dei gas ed eseguì innumerevoli esperimenti scientifici.

I risultati del suo lavoro su gas, acqua, temperatura e pressione, gli permisero di sviluppare la legge che porta il suo nome, la Legge di Henry, nel 1803. Questa legge afferma che data una temperatura costante, la quantità di un gas disciolto in un liquido, è proporzionale alla pressione parziale del gas sopra detto liquido. La legge di Henry si esprime con la seguente equazione:

C = kH P

dove kH è la costante di Henry, C è la concentrazione del gas e P è la pressione parziale del gas. La costante di Henry è un valore di proporzionalità che dipende dal tipo di gas, dal tipo di liquido e dalla temperatura.

Ciò significa che maggiore è la pressione del gas su un liquido, maggiore è la quantità totale di gas che può essere disciolta in esso. In questo modo si otterrà una maggiore concentrazione del gas nel liquido, cioè avrà una maggiore solubilità.

È importante sottolineare che la legge di Henry descrive il comportamento dei gas in determinate condizioni specifiche e particolari:

• La temperatura deve essere costante.
• Il gas deve essere in equilibrio con la soluzione.
• La pressione del gas deve essere relativamente bassa.
• Il gas non deve reagire con il solvente.

La legge di Henry può essere osservata in diverse situazioni nella vita normale, nella scienza e nell’industria. Ad esempio, nelle immersioni, dove le persone che scendono a determinate profondità devono poi risalire con cautela perché al diminuire della pressione dei diversi gas diminuisce anche la loro solubilità nel sangue. Ciò può causare la formazione di bolle e diventare un grave rischio per la salute.

Un altro esempio è una bevanda gassata. In essa l’aria viene compressa dalla forte pressione, ma quando la si scopre, la pressione diminuisce, così come la concentrazione del gas, si formano delle bolle.

costante di Henry

La costante kH descrive le interazioni che avvengono tra un gas e un solvente. Più forti sono queste interazioni, più alto è il valore della costante. Pertanto, anche la solubilità del gas in detto solvente sarà maggiore a parità di temperatura e pressione.

Il valore di kH esprime la solubilità del gas alla data temperatura, quando la pressione parziale è di 1 atm.

Problema nell’applicazione della legge di Henry

La legge di Henry viene utilizzata per trovare la concentrazione di un gas in un liquido o in una soluzione. Per sapere come eseguire questo calcolo, diamo un’occhiata al seguente problema:

Supponiamo di voler sapere quanti grammi di anidride carbonica (CO ₂ ) possono essere sciolti in una bottiglia da 1 litro di bibita gassata se nel processo di imbottigliamento viene utilizzata una pressione di 2,4 atm a 25°C. In questo caso il kH dell’anidride carbonica (CO ₂ ) in acqua è pari a 0,0336 mol/(atm . L) a 25°C.

Per risolvere questo problema dobbiamo eseguire i seguenti passaggi:

Primo passo:

Applicare la formula della legge di Henry: C = kH P

C è la concentrazione del gas disciolto nella soluzione. Pertanto, per ottenere il valore di C, dobbiamo eseguire il seguente calcolo:

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

C = 0,0806 moli/L

Poiché abbiamo solo 1 L di acqua, ci sono 0,0806 mol di anidride carbonica (CO ₂ ).

Secondo passo:

Converti le moli in grammi , ottenendo prima la massa molare e poi convertendo in grammi (numero di massa molare di moli)

La massa molare della CO ₂  è pari a 12 + (16 . 2) = 12 + 32 = 44 g/mol

Quantità di massa di CO ₂  = massa molare · quantità di moli CO ₂

Quantità di massa di CO ₂  = 44 g / mol 0,0806 mol

Quantità di massa di CO ₂  = 3.546 g

In questo modo otteniamo che ci sono 3.546 g di CO ₂  disciolti nella bottiglia da 1 litro di soda.

Bibliografia

Borneo, R. Gas. Problemi risolti. Serie: Problemi risolti in Chimica. Parte 1. Gas ideali, leggi dei gas . (2020, edizione Kindle). B0871KR5J2.

Woldeamanuel, MM Introduzione alla chimica fisica: libro di testo di chimica fisica per studenti di scienze e ingegneria. (2020). Spagna. Editoriale accademico spagnolo.

Fuentes Rivas, RM Leggi sul gas. (2016). Messico. Università Statale Autonoma del Messico. Disponibile su: http://ri.uaemex.mx/bitstream/handle/20.500.11799/66577/secme-29297.pdf?sequence=1