Esempio di problema con la legge di Henry
Calcola la concentrazione di gas in una soluzione
Puoi usare la legge di Henry per calcolare la quantità di anidride carbonica in una lattina di soda. Steve Allen / Getty Images
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 chiamato costante della legge di Henry.
Questo problema di esempio mostra come utilizzare la legge di Henry per calcolare la concentrazione di un gas in soluzione sotto pressione.
Il problema della legge di Henry
Quanti grammi di anidride carbonica vengono disciolti in una bottiglia da 1 litro 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°CSoluzioneQuando un gas viene disciolto in un liquido, le concentrazioni raggiungeranno eventualmente l'equilibrio tra la sorgente 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 al di sopra della 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/LSpoiché abbiamo solo 1 L di acqua, abbiamo 0,08 mol di CO.
Converti moli in grammi:
massa 1 mole di CODue= 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 gRisposta
Ci sono 3,52 g di CODuesciolto in una bottiglia da 1 l di acqua gassata del produttore.
Prima che una lattina di soda venga aperta, quasi tutto il gas sopra il liquido lo è diossido di carbonio . Quando il contenitore viene aperto, il gas fuoriesce, abbassando la pressione parziale dell'anidride carbonica e permettendo al gas disciolto di fuoriuscire dalla soluzione. Ecco perché la soda è frizzante.
Altre forme della legge di Henry
La formula per la legge di Henry può essere scritta in altri modi per consentire facili calcoli utilizzando diverse unità, 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 | [Lsole· atm / molgas] | [molgas/ lsole· bancomat] | [atm · molsole/molgas] | senza dimensione |
| oDue | 769.23 | 1.3 E-3 | 4.259 E4 | 3.180 E-2 |
| HDue | 1282.05 | 7.8 E-4 | 7.088 E4 | 1.907 E-2 |
| CODue | 29.41 | 3.4 E-2 | 0,163 E4 | 0,8317 |
| NDue | 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 |
| sì | 2222.22 | 4.5 E-4 | 12.30 E4 | 1.101 E-2 |
| Insieme a | 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:
- lsolesono litri di soluzione.
- caqè moli di gas per litro di soluzione.
- P è parziale pressione del gas al di sopra della soluzione, tipicamente in pressione assoluta atmosferica.
- Xaqè 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 nelle applicazioni pratiche. Ad esempio, viene utilizzato per determinare la quantità di ossigeno e azoto disciolti 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), 'Evitare le insidie comuni quando si usa la legge di Henry', 'Progressi nell'ingegneria chimica' (TASCA) , pp. 33-39