Νόμος του Χένρι

Εισαγωγή:

Σύμφωνα με τον Charles Coulston Gillispie, John Dalton «Υποτίθεται ότι στη φάση ατμού, ο διαχωρισμός των σωματιδίων αερίου μεταξύ τους έχει μια μέτρια ακέραια σχέση με τη διατομική τους απόσταση στο διάλυμα. Εάν αυτή η αναλογία είναι σταθερή για κάθε αέριο σε μια δεδομένη θερμοκρασία, ακολουθεί ο νόμος του Henry."

Η εξαρτώμενη από το βάθος διάλυση του οξυγόνου και του αζώτου στο αίμα των υποβρύχιων δυτών που μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια της αποσυμπίεσης, με αποτέλεσμα την ασθένεια αποσυμπίεσης, είναι ένα παράδειγμα του νόμου του Henry σε δράση. Η συνάντηση κάποιου με τα ανθρακούχα αναψυκτικά, τα οποία περιέχουν διαλυμένο διοξείδιο του άνθρακα, είναι καθημερινό παράδειγμα. Το αέριο πάνω από το ποτό στο δοχείο του είναι πρακτικά καθαρό διοξείδιο του άνθρακα πριν ανοίξει και βρίσκεται σε πίεση υψηλότερη από την ατμοσφαιρική πίεση. Αυτό το αέριο διαφεύγει όταν το δοχείο ανοίγει, μειώνοντας τη μερική πίεση του διοξειδίου του άνθρακα πάνω από το υγρό και προκαλώντας απαέρωση όταν το διαλυμένο διοξείδιο του άνθρακα φεύγει από το διάλυμα.

Τύπος νόμου του Henry:

Η ακόλουθη εξίσωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εκφράσει το νόμο του Henry:

C=kP αέριο

Η διαλυτότητα του αερίου σε ένα συγκεκριμένο διαλύτη σε μια δεδομένη θερμοκρασία συμβολίζεται με C. Επιπλέον, οι μονάδες είναι είτε M είτε αέριο/L. Η σταθερά του νόμου του Henry αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο k, το οποίο είναι σταθερά. Επιπλέον, το Pgas υποδηλώνει τη μερική πίεση του αερίου.

Σταθερές του νόμου του Henry σε διαφορετικές μορφές:

Η σταθερά αναλογικότητας του νόμου του Henry μπορεί να οριστεί με διάφορους τρόπους. Αυτά τα μονοπάτια μπορούν να χωριστούν σε δύο βασικές κατηγορίες. Αρχικά, μια επιλογή είναι να χρησιμοποιήσετε την υδατική φάση ως αριθμητή και την αέρια φάση ως παρονομαστή («υδατ./αέριο»). Αυτό μας δίνει τη σταθερά διαλυτότητας H του νόμου του Henry. Επιπλέον, όσο αυξάνεται η διαλυτότητα της ουσίας, αυξάνεται και η αξία της. Εναλλακτικά, ο αριθμητής και ο παρονομαστής μπορούν να αλλάξουν ("gas/aq"), με αποτέλεσμα το K Η Σταθερά αστάθειας του νόμου του Henry. Επιπλέον, όταν αυξάνεται η διαλυτότητα, η τιμή τουK Η σταγόνες.

Οι ακόλουθοι παράγοντες επηρεάζουν την τιμή μιας σταθεράς του νόμου του Henry ενός αερίου:

Η σύνθεση του αερίου
Η σύνθεση του διαλύτη
Πίεση και θερμοκρασία

Ως αποτέλεσμα, διαφορετικά αέρια σε διαφορετικούς διαλύτες έχουν διαφορετικές σταθερές των νόμων του Henry, όπως φαίνεται οπτικά παρακάτω.

Οι περιορισμοί του νόμου του Χένρι:

Αυτός ο νόμος ισχύει μόνο όταν τα μόρια του συστήματος βρίσκονται σε κατάσταση ισορροπίας.
Όταν τα αέρια υπόκεινται σε εξαιρετικά υψηλές πιέσεις, ο νόμος του Henry δεν ισχύει.
Όταν το αέριο και το διάλυμα εμπλέκονται σε χημικές αντιδράσεις μεταξύ τους, ο νόμος δεν ισχύει.

Νόμος του Χένρι στη Γεωχημεία:

Στον τομέα της γεωχημείας, ο νόμος του Henry είναι αρκετά χρήσιμος. Αυτός ο νόμος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης αερίου στα ορυχεία. Επιπλέον, όταν το διάλυμα παρασκευάζεται κοντά στην άπειρη αραίωση, ο νόμος του Henry βοηθά στον υπολογισμό μιας μεγάλης ποικιλίας διαλυμένων ουσιών. Αυτός ο νόμος χρησιμοποιείται επίσης από περιβαλλοντικούς χημικούς για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης αερίων σε λίμνες, ωκεανούς και άλλα υδάτινα σώματα.

Ο νόμος του Henry είναι μια πρόχειρη προσέγγιση που λειτουργεί για αραιά διαλύματα. Επιπλέον, όσο περισσότερο ένα σύστημα αποκλίνει από τις ιδανικές λύσεις, τόσο λιγότερο ακριβής θα είναι ο υπολογισμός. Επιπλέον, όταν ο διαλύτης και η διαλυμένη ουσία είναι παρόμοια χημικά, αυτός ο νόμος λειτουργεί καλύτερα.

Εφαρμογές του νόμου του Henry:

Στην παρασκευή ανθρακούχων ποτών

Η διαλυτότητα του CO2 αυξάνεται υπό υψηλή πίεση. Η διαλυτότητα μειώνεται καθώς η φιάλη ανοίγει στην πίεση του αέρα και οι φυσαλίδες αερίου αποβάλλονται από το υγρό.

Οι ορειβάτες και όσοι ζουν σε μεγάλο υψόμετρο θα επωφεληθούν από αυτό.

Η υποξία είναι μια κατάσταση κατά την οποία η συγκέντρωση οξυγόνου στο αίμα και τους ιστούς είναι τόσο χαμηλή που το άτομο αισθάνεται αδύναμο και ανίκανο να σκεφτεί καθαρά.

Όταν πρόκειται για καταδύσεις,

Λόγω της υδροστατικής πίεσης, το αέριο αναπνέεται σε πίεση περιβάλλοντος, η οποία αυξάνεται με το βάθος. Σύμφωνα με το νόμο του Henry, η διαλυτότητα των αερίων αυξάνεται με το βάθος, επομένως οι ιστοί του σώματος προσλαμβάνουν περισσότερο αέριο με την πάροδο του χρόνου μέχρι να κορεστούν για το βάθος και αντίστροφα. Όταν ένας δύτης ανεβαίνει, αποσυμπιέζεται, γεγονός που μειώνει τη διαλυτότητα του τα αέρια που διαλύονται στους ιστούς. Οι φυσαλίδες μπορεί να σχηματιστούν και να αναπτυχθούν εάν ο υπερκορεσμός είναι πολύ υψηλός και η παρουσία αυτών των φυσαλίδων μπορεί να δημιουργήσει μπλοκαρίσματα στα τριχοειδή αγγεία ή παραμόρφωση στους πιο συμπαγείς ιστούς, με αποτέλεσμα την ασθένεια αποσυμπίεσης. Για να αποφευχθεί η βλάβη, ο δύτης πρέπει να ανέβει αρκετά αργά ώστε το πλεόνασμα του διαλυμένου αερίου να αφαιρεθεί από το αίμα και να εκκενωθεί στο αέριο των πνευμόνων.

Συμπέρασμα:

Ο νόμος του Henry είναι απλώς μια πρόχειρη προσέγγιση που μπορεί να χρησιμοποιηθεί με αραιά διαλύματα. Ο υπολογισμός θα είναι λιγότερο ακριβής όσο περισσότερο ένα σύστημα αποκλίνει από τις ιδανικές λύσεις (όπως συμβαίνει με κάθε νόμο αερίων). Γενικά, ο νόμος του Henry είναι πιο αποτελεσματικός όταν η διαλυμένη ουσία και ο διαλύτης είναι χημικά συγκρίσιμα.

Ο νόμος του Henry χρησιμοποιείται σε πραγματικές καταστάσεις. Ως εκ τούτου, ο νόμος βαθμονομείται με διάφορες καταστάσεις είτε είναι επιστημονικές είτε καθημερινές.