Henryho zákon je zákon o plyne 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.
Tento príklad ukazuje, ako použiť Henryho zákon na výpočet koncentrácie plynu v roztoku pod tlakom.
Henryho zákonný problém
Koľko gramov plynného oxidu uhličitého sa rozpustí v 1 I fľaši sýtenej vody, ak výrobca používa pri fľašovacom procese pri 25 ° C tlak 2,4 atm? Dané: KH CO2 vo vode = 29,76 atm / (mol / l) pri 25 ° CSvolenie Keď je plyn rozpustený 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 Henryho konštanta riešenia. C je koncentrácia rozpusteného plynu v roztoku. C = P / KHC = 2,4 atm / 29,76 atm / (mol / L) C = 0,08 mol / L Pretože máme iba 1 1 vody, máme 0,08 mol CO.
Prevod krtkov na gramy:
hmotnosť 1 mol CO2 = 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 gAnswer
Existuje 3,52 g CO2 rozpustený v 1 I fľaši sýtenej vody od výrobcu.
Pred otvorením plechovky sódy je takmer všetok plyn nad kvapalinou oxid uhličitý. Keď je nádoba otvorená, plyn uniká, čím sa znižuje parciálny tlak oxidu uhličitého a umožňuje rozpustenému plynu vypadnúť z roztoku. Preto je soda šumivá.
Iné formy Henryho zákona
Vzorec pre Henryho zákon môže byť napísaný inými spôsobmi, ktorý umožňuje ľahké výpočty s použitím rôznych jednotiek, najmä KH. Tu sú niektoré bežné konštanty pre plyny vo vode pri 298 K a príslušné formy Henryho zákona:
| rovnice | KH = P / C | KH = C / P | KH = P / x | KH = Caq / Cplynový |
| Jednotky | [LSoľné · Atm / molplynový] | [molplynový / LSoľné · Atm] | [atm. molSoľné / molplynový] | bezrozmerné |
| O2 | 769.23 | 1.3 E-3 | 4,259 E4 | 3,180 E-2 |
| H2 | 1282.05 | 7,8 E-4 | 7,088 E4 | 1,907 E-2 |
| CO2 | 29.41 | 3.4 E-2 | 0,163 E4 | 0.8317 |
| N2 | 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 |
| nie | 2222.22 | 4.5 E-4 | 12,30 E4 | 1,101 E-2 |
| ar | 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:
- LSoľné je litre roztoku.
- Caq je mól plynu na liter roztoku.
- P je čiastočné tlak plynu nad roztokom, typicky v absolútnom tlaku atmosféry.
- Xaq je molárna frakcia plynu v roztoku, ktorá sa približne rovná mólom plynu na mól vody.
- atm označuje atmosféru absolútneho tlaku.
Aplikácia Henryho zákona
Henryho zákon je iba aproximáciou, ktorá je použiteľná pre zriedené roztoky. Čím viac sa systém líši od ideálnych riešení ( ako pri akomkoľvek zákone o plyne), tým menej presný bude výpočet. Vo všeobecnosti platí, že Henryho zákon funguje najlepšie, keď sú rozpustená látka a rozpúšťadlo navzájom chemicky podobné.
Henryho zákon sa používa v praktických aplikáciách. Používa sa napríklad na stanovenie množstva rozpusteného kyslíka a dusíka v krvi potápačov, aby sa určilo riziko dekompresnej choroby (ohyby).
Referenčné hodnoty pre hodnoty KH
Francis L. Smith a Allan H. Harvey (september 2007), „Vyhnite sa bežným úskaliam pri použití Henryho zákona“, „Pokrok v chemickom inžinierstve“ (CEP), str. 33-39