Problema di esempio della legge di Henry

La legge di Henry è una legge del gas formulata 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 si dissolvono 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 ° CSoluzione Quando un gas viene sciolto in un liquido, le concentrazioni alla fine raggiungeranno 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 nella 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 di 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 di aprire una lattina di soda, quasi tutto il gas sopra il liquido è anidride carbonica. Quando il contenitore viene aperto, il gas fuoriesce, abbassando la pressione parziale di anidride carbonica e lasciando fuoriuscire 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 K_H. Ecco alcune costanti comuni per i gas nell'acqua a 298 K e le forme applicabili della legge di Henry:

Equazione	K_H = P / C	K_H = C / P	K_H = P / x	K_H = C_aq / C_gas
unità	[L_SOLN · Atm / mol_gas]	[mol_gas / L_SOLN · Atm]	[atm · mol_SOLN / mol_gas]	senza dimensione
O₂	769,23	1.3 E-3	4.259 E4	3.180 E-2
H₂	1.282,05	7.8 E-4	7.088 E4	1.907 E-2
CO₂	29.41	3.4 E-2	0,163 E4	0,8317
N₂	1.639,34	6.1 E-4	9.077 E4	1.492 E-2
lui	2.702,7	3.7 E-4	14.97 E4	9.051 E-3
Ne	2.222,22	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	1.052,63	9.5 E-4	5.828 E4	2.324 E-2

Dove:

L_SOLN è litri di soluzione.
c_aq è moli di gas per litro di soluzione.
P è la pressione parziale del gas sopra la soluzione, tipicamente nella pressione assoluta dell'atmosfera.
X_aq 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. 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 insidie comuni quando si usa la legge di Henry", "Progresso dell'ingegneria chimica" (CEP), pagg. 33-39

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