Primer Henryjevega zakona

Izračunajte koncentracijo plina v raztopini

Za izračun količine ogljikovega dioksida v pločevinki sode lahko uporabite Henryjev zakon. Steve Allen / Getty Images

Henryjev zakon je a zakon o plinu formuliral britanski kemik William Henry leta 1803. Zakon pravi, da je pri stalni temperaturi količina raztopljenega plina v prostornini določene tekočine premo sorazmerna z delnim tlakom plina v ravnovesje s tekočino. Z drugimi besedami, količina raztopljenega plina je neposredno sorazmerna z delnim tlakom njegove plinske faze. Zakon vsebuje faktor sorazmernosti, ki se imenuje konstanta Henryjevega zakona.

Ta primer težave prikazuje, kako uporabiti Henryjev zakon za izračun koncentracije plina v raztopini pod pritiskom.

Problem Henryjevega zakona

Koliko gramov plinastega ogljikovega dioksida je raztopljenega v 1 L steklenici gazirane vode, če proizvajalec v procesu polnjenja pri 25 °C uporablja tlak 2,4 atm? Podano: KH CO2 v vodi = 29,76 atm/(mol/L). ) pri 25 °CRaztopina Ko je plin raztopljen v tekočini, bodo koncentracije sčasoma dosegle ravnovesje med izvorom plina in raztopino. Henryjev zakon kaže, da je koncentracija topljenca v raztopini neposredno sorazmerna z delnim tlakom plina nad raztopino. P = KHC kjer je: P delni tlak plina nad raztopino. KH je konstanta Henryjevega zakona za raztopino.C je koncentracija raztopljenega plina v raztopini.C = P/KHC = 2,4 atm/29,76 atm/(mol/L)C = 0,08 mol/LKer imamo samo 1 L vode, imamo 0,08 mol CO.

Pretvarjanje molov v grame:

masa 1 mol CO_dva= 12+(16x2) = 12+32 = 44 g

g CO2 = mol CO2 x (44 g/mol)g CO2 = 8,06 x 10-2 mol x 44 g/molg CO2 = 3,52 gOdgovor

Obstaja 3,52 g CO_dvaraztopite v 1 L plastenki gazirane vode proizvajalca.

Preden pločevinko sode odprete, je skoraj ves plin nad tekočino ogljikov dioksid . Ko se posoda odpre, plin uhaja, zniža se parcialni tlak ogljikovega dioksida in omogoči, da raztopljeni plin izstopi iz raztopine. Zato je soda gazirana.

Druge oblike Henryjevega zakona

Formulo Henryjevega zakona je mogoče zapisati na druge načine, ki omogočajo preproste izračune z uporabo različnih enot, zlasti K_H. Tukaj je nekaj skupnih konstant za pline v vodi pri 298 K in veljavne oblike Henryjevega zakona:

Enačba	KH= P/C	KH= C/P	KH= P/x	KH= Caq/ Cplin
enote	[Lsoln· atm / molplin]	[molplin/ Lsoln· bankomat]	[atm · molsoln/ molplin]	brez dimenzij
Odva	769.23	1.3 E-3	4.259 E4	3.180 E-2
Hdva	1282.05	7.8 E-4	7.088 E4	1.907 E-2
COdva	29.41	3.4 E-2	0,163 E4	0,8317
ndva	1639,34	6.1 E-4	9.077 E4	1492 E-2
On	2702.7	3.7 E-4	14,97 E4	9.051 E-3
ja	2222.22	4.5 E-4	12.30 E4	1.101 E-2
z	714.28	1.4 E-3	3,9555 E4	3425 E-2
CO	1052,63	9.5 E-4	5.828 E4	2.324 E-2

Kje:

• L_solnje litrov raztopine.
• c_aqje mol plina na liter raztopine.
• P je delno pritisk plina nad raztopino, običajno v atmosferskem absolutnem tlaku.
• x_aqje molski delež plina v raztopini, ki je približno enak molom plina na mol vode.
• atm se nanaša na atmosfere absolutnega tlaka.

Uporaba Henryjevega zakona

Henryjev zakon je le približek, ki velja za razredčene raztopine. Bolj ko se sistem oddaljuje od idealnih rešitev ( kot pri vsakem zakonu o plinu ), manj natančen bo izračun. Na splošno Henryjev zakon najbolje deluje, če sta si topljenec in topilo kemično podobna.

Henryjev zakon se uporablja v praksi. Uporablja se na primer za določanje količine raztopljenega kisika in dušika v krvi potapljačev za pomoč pri določanju tveganja za dekompresijsko bolezen (zavoji).

Referenca za vrednosti KH

Francis L. Smith in Allan H. Harvey (sept. 2007), 'Izogibajte se pogostim pastem pri uporabi Henryjevega zakona,' 'Napredek kemijskega inženirstva' (ŽEP) , str. 33-39