Henry의 법칙을 사용하여 기체의 농도를 계산합니다.

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

수년 동안 다양한 화학 원소와 물질 상태가 화학 및 물리학 연구의 대상이었습니다. 다른 프로세스와 특성을 이해하기 위해 Avogadro, Gay-Lussac, Boyle, Charles, Graham, Dalton 등과 같은 작성자의 이름을 받은 유명한 가스 법칙이 포함된 다양한 법칙이 제정되었습니다 . 이 경우 용액의 가스 농도를 계산하기 위해 Henry의 법칙을 적용합니다.

헨리의 법칙이란

William Henry(1774-1836)는 영국 맨체스터에서 태어난 영국의 화학자입니다. Henry는 기체 연구를 전문으로 했으며 수많은 과학 실험을 수행했습니다.

기체, 물, 온도 및 압력에 대한 그의 연구 결과는 1803년에 자신의 이름을 딴 헨리의 법칙을 개발할 수 있게 해주었습니다. 이 법칙은 일정한 온도, 액체에 용해된 기체의 양, 상기 액체 위의 기체의 분압에 비례한다. 헨리의 법칙은 다음 방정식으로 표현됩니다.

C = kHP

여기서 kH 는 헨리 상수, C 는 기체의 농도, P 는 기체의 분압입니다. 헨리 상수는 기체의 종류, 액체의 종류 및 온도에 따라 달라지는 비례 값입니다.

이것은 액체에 대한 기체의 압력이 클수록 그 안에 용해될 수 있는 기체의 총량이 더 많다는 것을 의미합니다. 이런 식으로 액체의 가스 농도가 높아집니다. 즉, 용해도가 높아집니다.

헨리의 법칙이 특정 특정 조건 하에서 가스의 거동을 설명한다는 점을 강조하는 것이 중요합니다.

  • 온도는 일정해야 합니다.
  • 기체는 용액과 평형을 이루어야 합니다.
  • 가스 압력은 상대적으로 낮아야 합니다.
  • 가스는 용매와 반응하지 않아야 합니다.

헨리의 법칙은 일상 생활, 과학 및 산업의 다양한 상황에서 관찰할 수 있습니다. 예를 들어 다이빙에서 특정 수심으로 내려가는 사람들은 나중에 조심스럽게 상승해야 합니다. 다른 가스의 압력이 감소함에 따라 혈액 내 용해도도 감소하기 때문입니다. 이로 인해 거품이 형성되어 주요 건강 위험이 될 수 있습니다.

또 다른 예는 탄산 음료입니다. 그 안에서 공기는 강한 압력에 의해 압축되지만, 그것을 열면 압력이 감소할 뿐만 아니라 가스의 농축, 기포가 형성됩니다.

헨리 상수

상수 kH는 기체와 용매 사이에서 발생하는 상호 작용을 설명합니다. 이러한 상호 작용이 강할수록 상수 값이 높아집니다. 따라서, 상기 용매에서 기체의 용해도는 동일한 온도 및 압력에서 더 커질 것이다.

kH 값은 분압이 1atm일 때 주어진 온도에서 기체의 용해도를 나타냅니다.

헨리의 법칙 적용 문제

헨리의 법칙은 액체나 용액에서 기체의 농도를 찾는 데 사용됩니다. 이 계산을 수행하는 방법을 알아보기 위해 다음 문제를 살펴보겠습니다.

병입 과정에서 25°C에서 2.4atm의 압력이 사용되는 경우 탄산 청량 음료 1L 병에 몇 그램의 이산화탄소(CO 2 )가 용해될 수 있는지 알고 싶다고 가정합니다 . 이 경우 물에 있는 이산화탄소(CO 2 )의 kH는 25°C에서 0.0336 mol/(atm . L)입니다.

이 문제를 해결하려면 다음 단계를 수행해야 합니다.

첫 번째 단계:

헨리의 법칙 공식 적용: C = kH P

C는 용액에 용해된 가스의 농도입니다. 따라서 C 값을 얻으려면 다음 계산을 수행해야 합니다.

C = kH PC = 0.0336 mol / (atm . L) 2.4 atm

C = 0.0806몰/L

물이 1L밖에 없기 때문에 0.0806mol의 이산화탄소(CO 2 )가 있습니다.

두번째 단계:

몰을 그램으로 변환 , 먼저 몰 질량을 얻은 다음 그램으로 변환(몰의 몰 질량 수)

CO 2 의 몰 질량은  12 + (16 . 2) = 12 + 32 = 44 g/mol입니다.

CO 2 의 질량  = 몰 질량 · 몰 CO 2 의 양

CO 2 질량  = 44g/mol 0.0806mol

CO 2 의 질량  = 3.546g

 이런 식으로 1L 소다병에 3.546g의 CO2가 용해되어 있음을 알 수 있습니다 .

서지

Borneo, R. Gases. 문제가 해결되었습니다. 시리즈: 화학에서 해결된 문제. 1부. 이상 기체, 기체 법칙 . (2020, 킨들 에디션). B0871KR5J2.

Woldeamanuel, MM 물리 화학 입문: 과학 및 공학 학생 을 위한 물리 화학 교과서 . (2020). 스페인. 스페인어 학술 사설.

Fuentes Rivas, RM 가스 법칙. (2016). 멕시코. 자치 멕시코 주립 대학. 이용 가능: http://ri.uaemex.mx/bitstream/handle/20.500.11799/66577/secme-29297.pdf?sequence=1

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

Artículos relacionados