La legge di Henry è a legge sul gas formulato dal chimico britannico William Henry nel 1803. La legge afferma che a temperatura costante, la quantità di gas disciolto in un volume di un liquido specificato è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas in equilibrio con il liquido. In altre parole, la quantità di gas disciolto è direttamente proporzionale alla pressione parziale della sua fase gassosa. La legge contiene un fattore di proporzionalità che si chiama costante di legge di Henry.
Questo problema di esempio dimostra come utilizzare la legge di Henry per calcolare la concentrazione di un gas in soluzione sotto pressione.
Problema della legge di Henry
Quanti grammi di anidride carbonica vengono sciolti in una bottiglia da 1 L di acqua gassata se il produttore utilizza una pressione di 2,4 atm nel processo di imbottigliamento a 25 ° C? Dato: KH di CO2 in acqua = 29,76 atm / (mol / L) a 25 ° C. Quando un gas viene dissolto in un liquido, le concentrazioni raggiungeranno infine l'equilibrio tra la fonte del gas e la soluzione. La legge di Henry mostra che la concentrazione di un gas soluto in una soluzione è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas sulla soluzione. P = KHC dove: P è la pressione parziale del gas sopra la soluzione. KH è la costante della legge di Henry per la soluzione. C è la concentrazione del gas disciolto in soluzione. C = P / KHC = 2,4 atm / 29,76 atm / (mol / L) C = 0,08 mol / LS poiché abbiamo solo 1 L di acqua, abbiamo 0,08 mol di CO.
Converti moli in grammi:
massa 1 mol di CO2 = 12+ (16x2) = 12 + 32 = 44 g
g di CO2 = mol CO2 x (44 g / mol) g di CO2 = 8,06 x 10-2 mol x 44 g / molg di CO2 = 3,52 g Risposta
Ci sono 3,52 g di CO2 sciolto in una bottiglia da 1 L di acqua gassata dal produttore.
Prima che venga aperta una lattina di soda, quasi tutto il gas sopra il liquido è diossido di carbonio. Quando il contenitore viene aperto, il gas fuoriesce, abbassando la pressione parziale di anidride carbonica e lasciando uscire il gas disciolto dalla soluzione. Ecco perché la soda è gassata.
Altre forme di legge di Henry
La formula per la legge di Henry può essere scritta in altri modi per consentire facili calcoli usando unità diverse, in particolare di KH. Ecco alcune costanti comuni per i gas nell'acqua a 298 K e le forme applicabili della legge di Henry:
| Equazione | KH = P / C | KH = C / P | KH = P / x | KH = Caq / Cgas |
| unità | [LSOLN · Atm / molgas] | [molgas / LSOLN · Atm] | [atm · molSOLN / molgas] | senza dimensione |
| 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 |
| lui | 2702.7 | 3.7 E-4 | 14.97 E4 | 9.051 E-3 |
| Ne | 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 |
Dove:
- LSOLN è litri di soluzione.
- caq è moli di gas per litro di soluzione.
- P è parziale pressione del gas sopra la soluzione, tipicamente nella pressione assoluta dell'atmosfera.
- Xaq è la frazione molare del gas in soluzione, che è approssimativamente uguale alle moli di gas per moli di acqua.
- atm si riferisce ad atmosfere di pressione assoluta.
Applicazioni della legge di Henry
La legge di Henry è solo un'approssimazione applicabile per soluzioni diluite. Quanto più un sistema si discosta dalle soluzioni ideali ( come con qualsiasi legge sul gas), meno accurato sarà il calcolo. In generale, la legge di Henry funziona meglio quando il soluto e il solvente sono chimicamente simili tra loro.
La legge di Henry è usata in applicazioni pratiche. Ad esempio, viene utilizzato per determinare la quantità di ossigeno disciolto e azoto nel sangue dei subacquei per aiutare a determinare il rischio di malattia da decompressione (le curve).
Riferimento per i valori KH
Francis L. Smith e Allan H. Harvey (settembre 2007), "Evita le insidie comuni quando usi la legge di Henry", "Progressi nell'ingegneria chimica" (CEP), pagg. 33-39