HENRYJEV ZAKON: JEDNADŽBA, ODSTUPANJE, PRIMJENE - KEMIJA - 2026

Henry je prava navodi da pri konstantnoj temperaturi, količina otopljenog plina u tekućini je izravno proporcionalni parcijalnog tlaka na površini tekućine.

Postulirao ga je 1803. godine engleski fizičar i kemičar William Henry. Njegov se zakon može tumačiti i na ovaj način: ako se pritisak na tekućinu poveća, veća će biti i količina plina otopljena u njemu.

Ovdje se plin smatra solutom otopine. Za razliku od čvrste otopine, temperatura negativno utječe na njegovu topljivost. Stoga, kako se temperatura povećava, plin teže izlazi iz tekućine prema površini.

To je zbog činjenice da porast temperature doprinosi energiji plinovitim molekulama, koje se sudaraju jedna s drugom u obliku mjehurića (gornja slika). Ti mjehurići tada prevladavaju vanjski pritisak i izlaze iz sinusa tekućine.

Ako je vanjski tlak vrlo visok, a tekućina zadržana hladna, mjehurići će se otopiti i samo će nekoliko plinovitih molekula "lebdjeti" na površini.

Henryjeva jednadžba zakona

Može se izraziti sljedećom jednadžbom:

P = K _H ∙ C

Gdje je P parcijalni tlak otopljenog plina; C je koncentracija plina; a K _H je Henryjeva konstanta.

Potrebno je razumjeti da je parcijalni tlak plina onaj koji vrši pojedinačno od ostatka ukupne plinske smjese. A ukupni pritisak nije ništa drugo do zbroj svih parcijalnih pritisaka (Daltonov zakon):

P _Ukupno = P ₁ + P ₂ + P ₃ +… + P _n

Broj plinovitih vrsta koje čine smjesu predstavljen je sa n. Na primjer, ako na površini tekućine postoji vodena para i CO ₂, n je jednak 2.

Odstupanje

Za plinove koji su slabo topljivi u tekućinama, otopina je blizu idealne, a u skladu je s Henryjevim zakonom o topljenju.

Međutim, kad je tlak visok, postoji odstupanje u odnosu na Henryja, jer se otopina prestaje ponašati kao idealno razrjeđenje.

Što to znači? Ta interakcija topljiv i topljiv otapalo počinje imati svoje vlastite učinke. Kada je otopina vrlo razrijeđena, molekule plina su "isključivo" okružene otapalom, zanemarujući moguće susrete između sebe.

Stoga, kada rješenje više nije idealno razrijeđeno, gubitak linearnog ponašanja primjećuje se na grafu P _i vs X _i.

Zaključno ovom aspektu: Henryjev zakon određuje tlak pare rastvora u idealnoj razrijeđenoj otopini. Dok se za otapalo primjenjuje Raoultov zakon:

P _A = X _A ∙ P _A ^*

Topljivost plina u tekućini

Kad se plin dobro otopi u tekućini, poput šećera u vodi, to se ne može razlikovati od okoliša, tako da nastaje homogena otopina. Drugim riječima: u tekućini (ili kristalima šećera) se ne vide mjehurići.

Međutim, učinkovito otapanje plinovitih molekula ovisi o nekim varijablama kao što su: temperatura tekućine, tlak koji utječe na nju i kemijska priroda ovih molekula u usporedbi s tekućinom.

Ako je vanjski tlak vrlo visok, povećavaju se šanse da plin prodre na površinu tekućine. A s druge strane, otopljene plinovite molekule teže su prevladati incidentni pritisak kako bi pobjegle u vani.

Ako je sustav tekućih plinova u stanju miješanja (kao u moru i zračnim crpkama unutar spremnika za ribu), pogoduje apsorpciji plina.

I kako priroda otapala utječe na apsorpciju plina? Ako je ovo polarno, poput vode, pokazat će afinitet prema polarnim topljenima, to jest prema onim plinovima koji imaju trajni dipolni trenutak. Dok je apolarni, kao što su ugljikovodici ili masti, prednost će apolarnim plinovitim molekulama

Na primjer, amonijak (NH ₃) je vrlo topljiv u vodi plin zbog povezivanja vodikovim vezama. A vodika (H ₂), čija je mala molekula nepolarni, djeluje zajedno slabo vodom.

Također, ovisno o stanju procesa apsorpcije plina u tekućini, u njima se mogu uspostaviti sljedeća stanja:

Nezasićen

Tekućina je nezasićena kada je u stanju otopiti više plina. To je zato što je vanjski tlak veći od unutarnjeg tlaka tekućine.

zasićen

Tekućina uspostavlja ravnotežu u topljivosti plina, što znači da plin istječe istom brzinom kojom ulazi u tekućinu.

Također se može vidjeti na sljedeći način: ako tri plinovite molekule pobjegnu u zrak, još će se tri istodobno vratiti u tekućinu.

prezasićena

Tekućina je prenasićena plinom kada je njezin unutarnji tlak viši od vanjskog tlaka. Uz minimalnu promjenu u sustavu, on će ispuštati višak otopljenog plina dok se ne uspostavi ravnoteža.

Prijave

- Henryjev zakon može se primijeniti za izračunavanje apsorpcije inertnih plinova (dušika, helija, argona, itd.) U različitim tkivima ljudskog tijela, a koji su zajedno s Haldaneovom teorijom osnova tablica dekompresija.

- Važna primjena je zasićenost plinova u krvi. Kad je krv nezasićena, u njoj se otapa plin, sve dok ne postane zasićen i prestane se više otapati. Jednom kada se to dogodi, plin otopljen u krvi prelazi u zrak.

- Plinofikacija bezalkoholnih pića je primjer primijenjenog Henryjevog zakona. Bezalkoholna pića su otopljena CO ₂ pod visokim tlakom i na taj način održavaju svaku od kombiniranih komponenti koje čine; a uz to zadržava karakterističan okus mnogo dulje.

Kad se ne zatvori boca sode, tlak na vrhu tekućine se smanjuje, i trenutno oslobađa tlak.

Kako je pritisak na tekućinu sada niži, topljivost CO ₂ opada i on istječe u okoliš (može se primijetiti pri porastu mjehurića s dna).

- Kako se ronilac spušta na veće dubine, udisani dušik ne može pobjeći jer ga vanjski tlak sprječava, otapajući se u krvi pojedinca.

Kad se ronilac brzo podigne na površinu, gdje vanjski tlak ponovno padne, dušik počinje bubnuti u krv.

To uzrokuje dekompresijsku bolest. Zbog toga se od ronioca traži da se polako penju kako bi dušik sporije izlazio iz krvi.

- Proučavanje učinka smanjenja molekularnog kisika (O ₂) otopljenog u krvi i tkiva planinara ili praktičarima aktivnosti koje uključuju produženog boravak na velikim visinama, kao i stanovnike prilično visokim mjestima.

- Istraživanje i poboljšanje metoda koje se koriste za sprečavanje prirodnih katastrofa koje mogu biti uzrokovane prisustvom plinova otopljenih u ogromnim vodenim tijelima koji se mogu nasilno oslobađati.

Primjeri

Henryjev zakon primjenjuje se samo kad su molekule u ravnoteži. Evo nekoliko primjera:

- Pri otapanju kisika (O ₂) u krvnoj tekućini, ova se molekula smatra slabo topljivom u vodi, iako se njezina topljivost znatno povećava zbog visokog sadržaja hemoglobina u njoj. Tako se svaka molekula hemoglobina može vezati na četiri molekule kisika koje se oslobađaju u tkivima i koriste se u metabolizmu.

- Godine 1986. nastao je gusti oblak ugljičnog dioksida koji je iznenada protjeran iz jezera Nyos (nalazi se u Kamerunu), ugušivši oko 1700 ljudi i veliki broj životinja, što je objašnjeno ovim zakonom.

- Topljivost da određeni plin očituje u tekućem vrsta ima tendenciju povećati tlak plina spomenutog raste, iako se pri visokim tlakovima postoje neke iznimke, kao što je dušik (N molekula ₂).

- Henryjev zakon nije primjenjiv kada postoji kemijska reakcija između tvari koja djeluje kao otapalo i one koja djeluje kao otapalo; takav je slučaj s elektrolitima kao što je klorovodična kiselina (HCl).

Reference

1. Crockford, HD, vitez Samuel B. (1974). Osnove fizikohemije. (6. izd.). Uredništvo CECSA, Meksiko. P 111-119.
2. Urednici Encyclopaedia Britannica. (2018.). Henryjev zakon. Preuzeto 10. svibnja 2018. s: britannica.com
3. Byju-a. (2018.). Što je Henryjev zakon ?. Preuzeto 10. svibnja 2018. s: byjus.com
4. Leisurepro & Aquaviews. (2018.). Henryjev zakon Preuzeto 10. svibnja 2018. godine s adrese: slobodnopro.com
5. Zaklada Annenberg. (2017). Odjeljak 7: Henryjev zakon. Preuzeto 10. svibnja 2018. s: učenik.org
6. Monica Gonzalez. (25. travnja 2011.). Henryjev zakon. Preuzeto 10. svibnja 2018. s: quimica.laguia2000.com
7. Ian Myles. (24. srpnja 2009.). Ronilac., Preuzeto 10. svibnja 2018. s: flickr.com