Henrio įstatymas: lygtis, nukrypimas, taikymas
Henriko įstatyme nustatyta, kad pastovioje temperatūroje skystyje ištirpusių dujų kiekis yra tiesiogiai proporcingas jo daliniam slėgiui skysčio paviršiuje.
1803 m. Jį teigė anglų fizikas ir chemikas William Henry. Jos teisė taip pat gali būti aiškinama taip: jei padidėja slėgis skysčiui, tuo didesnė ištirpintų dujų suma.
Čia dujos laikomos tirpalo tirpalu. Skirtingai nuo kieto tirpalo, temperatūra turi neigiamą poveikį jo tirpumui. Taigi, didėjant temperatūrai, dujos yra linkusios lengviau patekti iš skysčio į paviršių.
Taip yra todėl, kad temperatūros padidėjimas suteikia energiją dujinėms molekulėms, kurios susiduria tarpusavyje, kad susidarytų burbuliukai (viršutinis vaizdas). Tada šie burbuliukai įveikia išorinį spaudimą ir pabėgsta nuo skysto sinuso.
Jei išorinis slėgis yra labai aukštas ir skystis lieka kietas, burbuliukai bus tirpinami ir tik kelios dujinės molekulės „sukels“ paviršių.
Henrio įstatymo lygtis
Jis gali būti išreikštas šia lygtimi:
P = K H ∙ C
Kur P yra ištirpusių dujų dalinis slėgis; C yra dujų koncentracija; ir K H yra Henrio konstanta.
Būtina suprasti, kad dalinis dujų slėgis yra tas, kuris atskirai naudoja likusį bendrą dujų mišinį. Ir bendrasis slėgis yra ne didesnis už visų dalinių spaudimų sumą (Daltono įstatymas):
P Total = P 1 + P 2 + P 3 + ... + P n
Dujinių rūšių, sudarančių mišinį, skaičius yra n . Pavyzdžiui, jei ant skysčio paviršiaus yra vandens garų ir CO 2, n yra lygus 2.
Nukrypimas
Jei skysčiuose yra blogai tirpių dujų, tirpalas idealiai atitinka Henrio įstatymą dėl tirpių medžiagų.
Tačiau, kai slėgis yra aukštas, atsiranda nukrypimas nuo Henrio, nes tirpalas nustoja veikti kaip idealus skiedimas.
Ką tai reiškia? Kad tirpių tirpiklių ir tirpiklių-tirpiklių tarpusavio sąveikos pradėtų turėti savo poveikį. Kai tirpalas yra labai praskiestas, dujų molekulės yra „išskirtinai“ apsuptos tirpikliu, nepaisydamos galimų susidūrimų tarpusavyje.
Todėl, kai sprendimas nebėra idealus, linijinio elgesio praradimas stebimas grafike P i vs X i .
Baigdamas šį aspektą, Henry įstatymas nustato tirpiklio garų slėgį idealiame praskiestame tirpale. Skiriant tirpikliui, taikoma „Raoult“ teisė:
P A = X A ∙ P A *
Dujų tirpumas skystyje
Kai dujos yra gerai ištirpintos skystyje, kaip ir cukrus vandenyje, jis negali būti atskiriamas nuo aplinkos, todėl susidaro homogeniškas tirpalas. Kitaip tariant, skystyje (arba cukraus kristaluose) nėra stebimų burbuliukų.
Tačiau efektyvus dujinių molekulių solvavimas priklauso nuo kai kurių kintamųjų, pavyzdžiui: skysčio temperatūros, jai įtakos turinčio slėgio ir šių molekulių cheminės savybės, palyginti su skysčio savybėmis.
Jei išorinis slėgis yra labai didelis, tikimybė, kad dujos prasiskverbia į skysčio paviršių, padidės. Kita vertus, ištirpusios dujinės molekulės yra sunkiau įveikti susidūrimo slėgį, kad išvengtumėte į išorę.
Jei skystųjų dujų sistema yra susijaudinusi (kaip tai atsitinka jūroje ir oro siurbliuose bako viduje), pirmenybė teikiama dujų absorbcijai.
O kaip tirpiklio pobūdis veikia dujų absorbciją? Jei jis yra polinis, kaip ir vanduo, jis parodys afinitetą poliniams tirpalams, ty toms dujoms, kurios turi nuolatinį dipolio momentą. Nors, jei jis yra ne polinis, pvz., Angliavandeniliai ar riebalai, jis pirmenybę teikia apolinėms dujinėms molekulėms
Pavyzdžiui, amoniakas (NH3) yra dujos, labai vandenyje tirpios dėl vandenilio jungčių sąveikos. Nors vandenilis (H 2 ), kurio maža molekulė yra apolinė, silpnai sąveikauja su vandeniu.
Be to, priklausomai nuo dujų absorbcijos proceso skystyje, jose gali būti nustatytos šios būsenos:
Neprisotintas
Skystis yra neprisotintas, kai jis gali ištirpinti daugiau dujų. Taip yra todėl, kad išorinis slėgis yra didesnis nei vidinis skysčio slėgis.
Sočiųjų
Skystis sukuria dujų tirpumo pusiausvyrą, o tai reiškia, kad dujos išsiskiria tuo pačiu greičiu, kuriuo jis patenka į skystį.
Tai taip pat gali būti vertinama taip: jei į orą pateks trys dujų molekulės, trys kiti grįš į skystį tuo pačiu metu.
Padidėjęs
Skystis yra perpildytas dujomis, kai jo vidinis slėgis yra didesnis už išorinį slėgį. Be to, prieš minimalų sistemos pakeitimą, jis išlaisvins ištirpusių dujų perteklių tol, kol bus atkurta pusiausvyra.
Programos
- Henriko įstatymas gali būti taikomas apskaičiuojant inertinių dujų (azoto, helio, argono ir kt.) Absorbciją skirtinguose žmogaus kūno audiniuose ir kad kartu su Haldane teorija yra lentelių pagrindas. dekompresijos.
- Svarbus taikymas yra dujų prisotinimas kraujyje. Kai kraujas yra nesotis, dujos ištirpsta, kol ji prisotina ir nustoja daugiau tirpinti. Kai tai atsitiks, ištirpusios dujos kraujyje patenka į orą.
- Gaiviųjų gėrimų dujinimas yra Henriko įstatymo pavyzdys. Nealkoholiniai gėrimai ištirpdo CO 2 esant aukštam slėgiui, tokiu būdu išlaikydami kiekvieną sudėtinį komponentą, kuris jį sudaro; be to, jis išlaiko būdingą skonį daug ilgiau.
Neapdorojus natrio buteliuko, slėgis ant skysčio sumažėja, nedelsiant paliekant slėgį.
Kadangi slėgis ant skysčio dabar yra mažesnis, CO 2 tirpumas sumažėja ir patenka į aplinką (tai pastebima, atsirandant burbulams iš apačios).
- Kadangi nardytojas nusileidžia į didesnį gylį, įkvėptas azotas negali pabėgti, nes išorinis slėgis neleidžia jam išsilaisvinti, ištirpindamas žmogaus kraujyje.
Kai naras greitai pakyla į paviršių, kur išorinis slėgis tampa mažesnis, azotas pradeda burbuliuoti į kraują.
Tai sukelia tai, kas vadinama dekompresija. Būtent dėl šios priežasties narams reikia lėtai pakilti, kad azotas iš lėto išstumtų iš kraujo.
- Molekulinio deguonies (O 2 ), ištirpinto kalnų alpinistų ar praktikuojančių asmenų, kurie dalyvauja ilgai išliekant aukštuose aukštuose, kraujyje ir audiniuose, sumažėjimo poveikio tyrimas, taip pat gana aukštų vietų gyventojai.
- Tyrimų ir metodų, naudojamų išvengti stichinių nelaimių, kurias gali sukelti ištirpusių dujų buvimas dideliuose vandens telkiniuose, kuriuos galima išleisti į smurtą, tyrimai ir tobulinimas.
Pavyzdžiai
Henrio įstatymas taikomas tik tada, kai molekulės yra pusiausvyros. Štai keletas pavyzdžių:
- Deguonies (O 2 ) tirpale kraujyje laikoma, kad ši molekulė yra blogai tirpsta vandenyje, nors jo tirpumas didėja dėl didelio jo hemoglobino kiekio. Taigi kiekviena hemoglobino molekulė gali prisijungti prie keturių deguonies molekulių, kurios išsiskiria audiniuose, kurie naudojami metabolizmui.
- 1986 m. Buvo storas anglies dioksido debesis, kuris staiga buvo išstumtas iš Nyoso ežero (esantis Kamerūne), uždusęs apie 1700 žmonių ir daug gyvūnų, kuris buvo paaiškintas šiuo įstatymu.
- Tirpumas, kurį tam tikras dujų skystis išreiškia skystose rūšyse, paprastai didėja didėjant dujų slėgiui, nors esant dideliam slėgiui yra tam tikrų išimčių, pvz., Azoto molekulės (N 2 ).
- Henriko įstatymas netaikomas, kai cheminė reakcija tarp medžiagos, veikiančios kaip tirpiklis, ir tai, kuri veikia kaip tirpiklis; Taip yra elektrolitų, tokių kaip druskos rūgštis (HCl) atveju.
