- Henrija likuma vienādojums
- Novirze
- Gāzes šķīdība šķidrumā
- Nepiesātināts
- Piesātināts
- Nepiesātināta
- Lietojumprogrammas
- Piemēri
- Atsauces
Henry 's tiesības nosaka, ka pastāvīgā temperatūrā, daudzums izšķīdušo gāzi šķidrumā ir tieši proporcionāls tā daļēju spiedienu uz šķidruma virsmas.
1803. gadā to postulēja angļu fiziķis un ķīmiķis Viljams Henrijs. Viņa likumu var interpretēt arī šādā veidā: ja tiek palielināts spiediens uz šķidrumu, jo lielāks būs tajā izšķīdušā gāzes daudzums.
Šajā gadījumā gāze tiek uzskatīta par šķīduma izšķīdušo vielu. Atšķirībā no cietā šķīdinātāja, temperatūra nelabvēlīgi ietekmē tā šķīdību. Tādējādi, paaugstinoties temperatūrai, gāzei ir vieglāk izplūst no šķidruma virsmas virzienā.
Tas ir saistīts ar faktu, ka temperatūras paaugstināšanās dod enerģiju gāzveida molekulām, kuras saduras savā starpā, veidojot burbuļus (augšējais attēls). Pēc tam šie burbuļi pārvar ārējo spiedienu un izkļūst no šķidruma sinusa.
Ja ārējais spiediens ir ļoti augsts un šķidrums tiek turēts auksts, burbuļi izšķīst un uz virsmas "lidinās" tikai dažas gāzveida molekulas.
Henrija likuma vienādojums
To var izteikt ar šādu vienādojumu:
P = K H ∙ C
Kur P ir izšķīdušās gāzes daļējais spiediens; C ir gāzes koncentrācija; un K H ir Henrija konstante.
Jāsaprot, ka gāzes daļējais spiediens ir tāds, kādu atsevišķas sugas ietekmē pārējais kopējais gāzes maisījums. Kopējais spiediens ir nekas cits kā visu daļējo spiedienu summa (Daltona likums):
P Kopā = P 1 + P 2 + P 3 +… + P n
Gāzveida sugu skaitu, kas veido maisījumu, apzīmē ar n. Piemēram, ja uz šķidruma virsmas ir ūdens tvaiki un CO 2 , n ir vienāds ar 2.
Novirze
Gāzēm, kas slikti šķīst šķidrumos, šķīdums ir tuvu ideālam, kas atbilst Henrija likumiem par izšķīdušo vielu.
Tomēr, kad spiediens ir augsts, ir novirze attiecībā pret Henriju, jo šķīdums pārstāj darboties kā ideāls atšķaidītājs.
Ko tas nozīmē? Šai izšķīdušā un izšķīdinātā mijiedarbībai sāk būt sava ietekme. Kad šķīdums ir ļoti atšķaidīts, gāzes molekulas “tikai” ieskauj šķīdinātājs, neņemot vērā iespējamās savstarpējo saskari.
Tāpēc, kad šķīdums vairs nav ideāli atšķaidīts, grafikā P i pret X i tiek novērots lineāras izturēšanās zudums .
Secinājums šim aspektam: Henrija likumi nosaka izšķīdušās vielas tvaika spiedienu ideālā atšķaidītā šķīdumā. Kamēr maksātspējīgais līdzeklis tiek piemērots Raoult likums:
P A = X A ∙ P A *
Gāzes šķīdība šķidrumā
Kad gāze ir labi izšķīdināta šķidrumā, piemēram, ūdenī, cukurs, to nevar atšķirt no apkārtējās vides, tādējādi veidojot viendabīgu šķīdumu. Citiem vārdiem sakot: šķidrumā (vai cukura kristālos) nav novēroti burbuļi.
Tomēr gāzveida molekulu efektīva šķīdināšana ir atkarīga no dažiem mainīgiem lielumiem, piemēram: šķidruma temperatūras, spiediena, kas to ietekmē, un šo molekulu ķīmiskās būtības, salīdzinot ar šķidruma.
Ja ārējais spiediens ir ļoti augsts, palielinās iespējas, ka gāze iekļūst šķidruma virsmā. Un, no otras puses, izšķīdušām gāzveida molekulām ir grūtāk pārvarēt krītošo spiedienu, lai izkļūtu uz ārpusi.
Ja šķidrās gāzes sistēma tiek uzbudināta (tāpat kā jūrā un gaisa sūkņos zivju tvertnes iekšienē), priekšroka tiek dota gāzes absorbcijai.
Un kā šķīdinātāja raksturs ietekmē gāzes absorbciju? Ja tas ir polārs, tāpat kā ūdens, tas parādīs afinitāti pret polārajiem šķīdinātājiem, tas ir, tām gāzēm, kurām ir pastāvīgs dipola moments. Tā kā, ja tas ir apolārs, piemēram, ogļūdeņraži vai tauki, tas dod priekšroku apolārām gāzveida molekulām
Piemēram, amonjaks (NH 3 ) ir ūdenī ļoti labi šķīstoša gāze, kas saistīta ar ūdeņraža savienojuma mijiedarbību. Kamēr ūdeņradis (H 2 ), kura mazā molekula ir apolāra, vāji mijiedarbojas ar ūdeni.
Atkarībā no gāzes absorbcijas procesa stāvokļa šķidrumā tajos var izveidot šādus stāvokļus:
Nepiesātināts
Šķidrums ir nepiesātināts, ja tas spēj izšķīdināt vairāk gāzes. Tas ir tāpēc, ka ārējais spiediens ir lielāks par šķidruma iekšējo spiedienu.
Piesātināts
Šķidrums izveido līdzsvaru gāzes šķīdībā, kas nozīmē, ka gāze izdalās ar tādu pašu ātrumu, kā tā nonāk šķidrumā.
To var redzēt arī šādi: ja trīs gāzveida molekulas izkļūst gaisā, vēl trīs vienlaikus atgriezīsies šķidrumā.
Nepiesātināta
Šķidrums ir pārsātināts ar gāzi, kad tā iekšējais spiediens ir lielāks par ārējo. Un, minimāli mainot sistēmu, tas atbrīvos izšķīdušās gāzes pārpalikumu, līdz līdzsvars tiks atjaunots.
Lietojumprogrammas
- Henrija likumu var izmantot, lai aprēķinātu inerto gāzu (slāpekļa, hēlija, argona utt.) Absorbciju dažādos cilvēka ķermeņa audos, un tas kopā ar Haldāna teoriju ir tabulu pamatā. dekompresija.
- Svarīgs pielietojums ir gāzes piesātinājums asinīs. Kad asinis ir nepiesātinātas, gāze tajā izšķīst, līdz tā kļūst piesātināta un pārstāj vairāk izšķīst. Kad tas notiek, asinīs izšķīdušā gāze nonāk gaisā.
- Bezalkoholisko dzērienu gazifikācija ir piemērs Henrija piemērotajiem likumiem. Bezalkoholiskajiem dzērieniem CO 2 ir izšķīdis zem augsta spiediena, tādējādi saglabājot katru no kombinētajiem komponentiem, kas to veido; un turklāt tas saglabā raksturīgo aromātu daudz ilgāk.
Kad sodas pudele nav aizslēgta, spiediens šķidruma augšdaļā samazinās, spiedienu uzreiz atbrīvojot.
Tā kā spiediens uz šķidrumu tagad ir mazāks, samazinās CO 2 šķīdība un tas izplūst vidē (to var pamanīt burbuļu pieaugumā no apakšas).
- Kad ūdenslīdējs nolaižas lielākā dziļumā, ieelpotais slāpeklis nevar izkļūt, jo ārējais spiediens to novērš, izšķīstot indivīda asinīs.
Kad ūdenslīdējs strauji paceļas uz virsmu, kur atkal pazeminās ārējais spiediens, asinīs sāk burbuļot slāpeklis.
Tas izraisa tā saucamo dekompresijas slimību. Šī iemesla dēļ ūdenslīdējiem tiek prasīts lēnām pacelties, lai slāpeklis lēnāk izkļūtu no asinīm.
- Pētījums par kalnu alpīnistu asinīs un audos izšķīdušā molekulārā skābekļa (O 2 ) samazināšanās sekām un to praktiķu nodarbībām, kas saistīti ar ilgstošu uzturēšanos lielā augstumā, kā arī diezgan augstu vietu iedzīvotājiem.
- To metožu izpēte un uzlabošana, kuras tiek izmantotas, lai izvairītos no dabas katastrofām, kuras var izraisīt milzīgos ūdens objektos izšķīdušu gāzu klātbūtne, kuras var izdalīties vardarbīgi.
Piemēri
Henrija likums tiek piemērots tikai tad, ja molekulas atrodas līdzsvarā. Šeit ir daži piemēri:
- Izšķīstot skābeklim (O 2 ) asins šķidrumā, šī molekula tiek uzskatīta par slikti šķīstošu ūdenī, lai gan tās šķīdība ievērojami palielinās, jo tajā ir augsts hemoglobīna saturs. Tādējādi katra hemoglobīna molekula var saistīties ar četrām skābekļa molekulām, kas izdalās audos, lai tos izmantotu metabolismā.
- 1986. gadā tika reģistrēts biezs oglekļa dioksīda mākonis, kas pēkšņi tika izraidīts no Nosa ezera (atrodas Kamerūnā), nosmakojot aptuveni 1700 cilvēkus un lielu skaitu dzīvnieku, kas tika izskaidrots ar šo likumu.
- Šķīdībai, ko dotā gāze izpaužas šķidrā stāvoklī, ir tendence palielināties, palielinoties minētās gāzes spiedienam, lai arī pie augsta spiediena pastāv daži izņēmumi, piemēram, slāpekļa molekulas (N 2 ).
- Henrija likums nav piemērojams, ja notiek ķīmiska reakcija starp vielu, kas darbojas kā izšķīdināta viela, un vielu, kas darbojas kā šķīdinātājs; tāds ir elektrolītu, piemēram, sālsskābes (HCl), gadījums.
Atsauces
- Krokforda, HD, bruņinieks Samuels B. (1974). Fizikālķīmijas pamati. (6. izd.). CECSA redakcija, Meksika. P 111-119.
- Encyclopaedia Britannica redaktori. (2018). Henrija likums. Saņemts 2018. gada 10. maijā no: britannica.com
- Byju's. (2018). Kāds ir Henrija likums ?. Saņemts 2018. gada 10. maijā no: byjus.com
- Leisurepro un Aquaviews. (2018). Henrija likums Saņemts 2018. gada 10. maijā no: leisurepro.com
- Annenberga fonds. (2017). 7. sadaļa: Henrija likums. Saņemts 2018. gada 10. maijā no: Learner.org
- Monika Gonzalez. (2011. gada 25. aprīlis). Henrija likums. Iegūts 2018. gada 10. maijā no: quimica.laguia2000.com
- Īans Myles. (2009. gada 24. jūlijs). Nirējs. . Saņemts 2018. gada 10. maijā no: flickr.com