Law of Henry Equation, Deviation, Applications

de De wet van Henry stelt vast dat bij een constante temperatuur de hoeveelheid in een vloeistof opgelost gas rechtstreeks evenredig is met de partiële druk op het oppervlak van de vloeistof.

Het werd gepostuleerd in het jaar 1803 door de Engelse natuurkundige en chemicus William Henry. De wet kan ook op deze manier worden geïnterpreteerd: als de druk op de vloeistof wordt verhoogd, wordt de hoeveelheid gas daarin opgelost.

Hier wordt het gas beschouwd als de opgeloste stof van de oplossing. In tegenstelling tot vaste opgeloste stoffen heeft de temperatuur een negatief effect op de oplosbaarheid. Wanneer de temperatuur toeneemt, heeft het gas de neiging gemakkelijker uit de vloeistof te ontsnappen naar het oppervlak.

Dit komt omdat de toename van de temperatuur energie verschaft aan de gasvormige moleculen, die met elkaar botsen om bellen te vormen (bovenste afbeelding). Dan overwinnen deze bellen de externe druk en ontsnappen uit de vloeistof.

Als de externe druk erg hoog is en de vloeistof koel blijft, zullen de bellen oplosbaar worden gemaakt en zullen slechts een paar gasachtige moleculen het oppervlak "achtervolgen".

index

• 1 Vergelijking van de wet van Henry
• 2 Afwijking
• 3 Oplosbaarheid van een gas in de vloeistof
  • 3.1 Onverzadigd
  • 3.2 Verzadigd
  • 3.3 Oververzadigd
• 4 toepassingen
• 5 voorbeelden
• 6 Referenties 

Henry's Law Equation

Het kan worden uitgedrukt door de volgende vergelijking:

P = K_H∙ C

Waarin P de partiële druk van het opgeloste gas is; C is de concentratie van het gas; en K_H het is de constante van Henry.

Het is noodzakelijk om te begrijpen dat de partiële druk van een gas die is die individueel een soort van de rest van het totale gasmengsel uitoefent. En de totale druk is niet meer dan de som van alle partiële druk (Dalton's wet):

P_totaal= P₁ + P₂ + P₃+... + P_n

Het aantal gasvormige soorten waaruit het mengsel bestaat, wordt weergegeven door n. Als er bijvoorbeeld waterdamp en CO op het oppervlak van een vloeistof is₂, n is gelijk aan 2.

afwijking

Voor gassen die slecht oplosbaar zijn in vloeistoffen benadert de oplossing idealiter de wet van Henry voor de opgeloste stof.

Wanneer de druk echter hoog is, treedt er een afwijking van Henry op, omdat de oplossing niet langer als ideaal verdund gedraagt.

Wat betekent het? Dat de opgeloste stof en opgeloste stof-oplosmiddel interacties hun eigen effecten beginnen te hebben. Wanneer de oplossing erg verdund is, worden de gasmoleculen "exclusief" omringd door oplosmiddel, waardoor de mogelijke ontmoetingen tussen hen worden veracht.

Daarom wordt, wanneer de oplossing niet langer idealiter wordt verdund, het verlies van het lineaire gedrag in het P-diagram waargenomen_ik vs X_ik.

Tot besluit van dit aspect: de wet van Henry bepaalt de dampspanning van een opgeloste stof in een ideale verdunde oplossing. Terwijl voor het oplosmiddel, de wet van Raoult van toepassing is:

P_Een = X_Een∙ P_Een^*

Oplosbaarheid van een gas in de vloeistof

Wanneer een gas goed wordt opgelost in een vloeistof, zoals suiker in water, kan het niet worden onderscheiden van de omgeving, waardoor een homogene oplossing wordt gevormd. Met andere woorden: er worden geen bubbels waargenomen in de vloeistof (of suikerkristallen).

De efficiënte solvatatie van gasvormige moleculen hangt echter af van enkele variabelen zoals: de temperatuur van de vloeistof, de druk die deze beïnvloedt, en de chemische aard van deze moleculen in vergelijking met die van de vloeistof.

Als de externe druk erg hoog is, neemt de kans toe dat het gas het oppervlak van de vloeistof binnendringt. En aan de andere kant zijn opgeloste gasvormige moleculen moeilijker om de invallende druk te overwinnen om ontsnapping naar buiten te bereiken.

Als het vloeistof-gassysteem in beweging is (zoals het gebeurt in de zee en in de luchtpompen in de tank), is de absorptie van gas favoriet.

En, hoe beïnvloedt de aard van het oplosmiddel de opname van een gas? Als het polair is, zoals water, zal het affiniteit vertonen voor polaire opgeloste stoffen, dat wil zeggen voor die gassen met een permanent dipoolmoment. Hoewel als het niet-polair is, zoals koolwaterstoffen of vetten, het apolaire gasvormige moleculen zal verkiezen

Bijvoorbeeld ammoniak (NH₃) is een gas dat zeer oplosbaar is in water als gevolg van interacties door waterstofbruggen. Terwijl die waterstof (H₂), waarvan het kleine molecuul apolair is, interageert zwak met water.

Afhankelijk van de toestand van het gasabsorptieproces in de vloeistof, kunnen de volgende toestanden daarin ook worden vastgesteld:

onverzadigde

De vloeistof is onverzadigd wanneer deze meer gas kan oplossen. Dit komt omdat de externe druk groter is dan de interne druk van de vloeistof.

verzadigd

De vloeistof zorgt voor een balans in de oplosbaarheid van het gas, wat betekent dat het gas met dezelfde snelheid ontsnapt waarmee het in de vloeistof dringt..

Het kan ook als volgt worden gezien: als drie gasmoleculen in de lucht ontsnappen, zullen drie anderen tegelijkertijd naar de vloeistof terugkeren.

oververzadigde

De vloeistof is oververzadigd met gas als de interne druk hoger is dan de externe druk. En vóór een minimale verandering in het systeem zal het overtollige opgeloste gas vrijkomen totdat het evenwicht is hersteld.

toepassingen

- De wet van Henry kan worden toegepast om de absorptie van inerte gassen (stikstof, helium, argon, enz.) In verschillende weefsels van het menselijk lichaam te berekenen, en die samen met de Haldane-theorie de basis vormen van de tabellen van decompressie.

- Een belangrijke toepassing is de verzadiging van gas in het bloed. Wanneer het bloed onverzadigd is lost het gas op, totdat het verzadigd raakt en niet meer oplost. Zodra dit gebeurt, gaat het opgeloste gas in het bloed de lucht in.

- De vergassing van frisdranken is een voorbeeld van de toegepaste wet van Henry. Frisdranken hebben CO₂ opgelost onder hoge drukken, waardoor elk van de gecombineerde componenten die het bevatten wordt gehandhaafd; en ook, het behoudt de karakteristieke smaak veel langer.

Wanneer de frisdrankfles is onbedekt, neemt de druk op de vloeistof af, waardoor de druk ter plaatse wordt opgeheven.

Omdat de druk op de vloeistof nu lager is, is de oplosbaarheid van CO₂ het daalt af en ontsnapt naar de atmosfeer (het kan worden opgemerkt in de beklimming van de luchtbellen vanaf de bodem).

- Als een duiker afdaalt naar grotere diepten, kan de ingeademde stikstof niet ontsnappen omdat de externe druk dit voorkomt, oplost in het bloed van het individu.

Wanneer de duiker snel naar de oppervlakte stijgt, waar de externe druk lager wordt, begint stikstof op te borrelen in het bloed.

Dit veroorzaakt wat bekend staat als decompressie-ongemak. Het is om deze reden dat duikers langzaam moeten opstijgen, zodat stikstof langzamer uit het bloed ontsnapt.

- Studie van de effecten van afname van moleculaire zuurstof (O₂) opgelost in het bloed en de weefsels van bergbeklimmers of beoefenaars van activiteiten met een langdurig verblijf op grote hoogten, evenals in de bewoners van vrij hoge plaatsen.

- Onderzoek en verbetering van de methoden die worden gebruikt om natuurrampen te voorkomen die kunnen worden veroorzaakt door de aanwezigheid van opgeloste gassen in grote watermassa's die met geweld kunnen worden vrijgegeven.

Voorbeelden

De wet van Henry is alleen van toepassing als de moleculen in evenwicht zijn. Hier zijn enkele voorbeelden:

- In de zuurstofoplossing (O₂) in de bloedbaan wordt dit molecuul als slecht oplosbaar in water beschouwd, hoewel de oplosbaarheid ervan sterk toeneemt vanwege het hoge gehalte aan hemoglobine daarin. Elk molecuul hemoglobine kan dus binden aan vier zuurstofmoleculen die vrijkomen in de weefsels om te worden gebruikt in het metabolisme.

- In 1986 was er een dikke wolk koolstofdioxide die plotseling werd verdreven uit het Nyos-meer (in Kameroen), waardoor ongeveer 1.700 mensen en een groot aantal dieren werden verstikt, wat werd verklaard door deze wet.

- De oplosbaarheid dat een bepaald gas zich in een vloeibare soort manifesteert, neemt gewoonlijk toe als de gasdruk toeneemt, hoewel er bij bepaalde hoge drukken bepaalde uitzonderingen zijn, zoals stikstofmoleculen (N₂).

- De wet van Henry is niet van toepassing wanneer er een chemische reactie is tussen de stof die als een opgeloste stof werkt en de stof die als een oplosmiddel werkt; Dat is het geval van elektrolyten, zoals zoutzuur (HCl).

referenties

1. Crockford, H.D., Knight Samuel B. (1974). Fundamenten van de fysicochemie. (6e druk). Redactioneel C.E.C.S.A., Mexico. P 111-119.
2. De redactie van Encyclopaedia Britannica. (2018). De wet van Henry. Opgehaald op 10 mei 2018, vanaf: britannica.com
3. Byju's. (2018). Wat is de wet van Henry? Opgehaald op 10 mei 2018, uit: byjus.com
4. Leisurepro & Aquaviews. (2018). De wet van Henry werd op 10 mei 2018 opgehaald uit: leisurepro.com
5. Annenberg Foundation. (2017). Deel 7: De wet van Henry. Opgeruimd op 10 mei 2018, van: learner.org
6. Monica Gonzalez (25 april 2011). De wet van Henry. Opgehaald op 10 mei 2018, vanaf: quimica.laguia2000.com
7. Ian Myles (24 juli 2009). Diver. [Afbeelding]. Opgehaald op 10 mei 2018, vanaf: flickr.com