Príklad Henryho zákona
Vypočítajte koncentráciu plynu v roztoku
Na výpočet množstva oxidu uhličitého v plechovke sódy môžete použiť Henryho zákon. Steve Allen / Getty Images
Henryho zákon je a plynárenský zákon formuloval britský chemik William Henry v roku 1803. Zákon uvádza, že pri konštantnej teplote je množstvo rozpusteného plynu v objeme špecifikovanej kvapaliny priamo úmerné parciálnemu tlaku plynu v rovnováha s kvapalinou. Inými slovami, množstvo rozpusteného plynu je priamo úmerné parciálnemu tlaku jeho plynnej fázy. Zákon obsahuje faktor proporcionality, ktorý sa nazýva Henryho konštanta zákona.
Tento príklad ukazuje, ako použiť Henryho zákon na výpočet koncentrácie plynu v roztoku pod tlakom.
Problém Henryho zákona
Koľko gramov plynného oxidu uhličitého sa rozpustí v 1 l fľaši sýtenej vody, ak výrobca používa tlak 2,4 atm v procese plnenia do fliaš pri 25 °C? Dané: KH CO2 vo vode = 29,76 atm/(mol/L ) pri 25 °CrozpúšťanieKeď sa plyn rozpustí v kvapaline, koncentrácie nakoniec dosiahnu rovnováhu medzi zdrojom plynu a roztokom. Henryho zákon ukazuje, že koncentrácia rozpusteného plynu v roztoku je priamo úmerná parciálnemu tlaku plynu nad roztokom. P = KHC kde: P je parciálny tlak plynu nad roztokom. KH je konštanta Henryho zákona pre roztok.C je koncentrácia rozpusteného plynu v roztoku.C = P/KHC = 2,4 atm/29,76 atm/(mol/L)C = 0,08 mol/LSkeďže máme len 1 L vody, máme 0,08 mol z CO.
Previesť móly na gramy:
hmotnosť 1 mol COdva= 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/mol CO2 = 3,52 gOdpoveď
Je tam 3,52 g COdvarozpustený v 1 l fľaši sýtenej vody od výrobcu.
Pred otvorením plechovky sódy je takmer všetok plyn nad kvapalinou oxid uhličitý . Pri otvorení nádoby plyn uniká, čím sa znižuje parciálny tlak oxidu uhličitého a rozpustený plyn môže vyjsť z roztoku. To je dôvod, prečo je sóda šumivá.
Iné formy Henryho zákona
Vzorec pre Henryho zákon môže byť napísaný inými spôsobmi, aby sa umožnili jednoduché výpočty s použitím rôznych jednotiek, najmä KH. Tu sú niektoré bežné konštanty pre plyny vo vode pri 298 K a použiteľné formy Henryho zákona:
| Rovnica | KH= P/C | KH= C/P | KH= P/x | KH= Caq/ Cplynu |
| Jednotky | [Lsoln· atm / molplynu] | [molplynu/ Lsoln· bankomat] | [atm · molsoln/ molplynu] | bezrozmerný |
| 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 | 1 492 E-2 |
| On | 2702,7 | 3.7 E-4 | 14,97 E4 | 9 051 E-3 |
| Áno | 2222,22 | 4,5 E-4 | 12.30 E4 | 1 101 E-2 |
| s | 714,28 | 1.4 E-3 | 3,9555 E4 | 3 425 E-2 |
| CO | 1052,63 | 9,5 E-4 | 5,828 E4 | 2 324 E-2 |
Kde:
- Lsolnje liter roztoku.
- caqje mólov plynu na liter roztoku.
- P je čiastočné tlak plynu nad roztokom, typicky pri absolútnom atmosférickom tlaku.
- Xaqje mólový zlomok plynu v roztoku, ktorý sa približne rovná mólom plynu na móly vody.
- atm sa týka atmosfér absolútneho tlaku.
Aplikácia Henryho zákona
Henryho zákon je len aproximácia, ktorá platí pre zriedené roztoky. Čím ďalej sa systém líši od ideálnych riešení ( ako pri každom zákone o plyne ), tým menej presný bude výpočet. Všeobecne platí, že Henryho zákon funguje najlepšie, keď sú rozpustená látka a rozpúšťadlo chemicky podobné.
Henryho zákon sa používa v praktických aplikáciách. Používa sa napríklad na určenie množstva rozpusteného kyslíka a dusíka v krvi potápačov, aby sa pomohlo určiť riziko dekompresnej choroby (ohybov).
Odkaz na hodnoty KH
Francis L. Smith a Allan H. Harvey (september 2007), „Vyhnite sa bežným nástrahám pri používaní Henryho zákona“, „Pokrok v chemickom inžinierstve“ (VRECKO) 33-39