Legge di Henry Equation, Deviation, Applications

il La legge di Henry Si afferma che a una temperatura costante, la quantità di gas disciolto in un liquido è direttamente proporzionale alla sua pressione parziale sulla superficie del liquido.

Fu postulato nell'anno 1803 dal fisico e chimico inglese William Henry. La sua legge può anche essere interpretata in questo modo: se aumenta la pressione sul liquido, maggiore è la quantità di gas disciolto in esso.

Qui il gas è considerato come il soluto della soluzione. A differenza del soluto solido, la temperatura ha un effetto negativo sulla sua solubilità. Pertanto, all'aumentare della temperatura, il gas tende a sfuggire dal liquido più facilmente alla superficie.

Questo perché l'aumento della temperatura fornisce energia alle molecole gassose, che si scontrano tra loro per formare bolle (immagine in alto). Quindi, queste bolle superano la pressione esterna e sfuggono al seno del liquido.

Se la pressione esterna è molto alta e il liquido rimane freddo, le bolle saranno solubilizzate e solo poche molecole gassose "perseguiteranno" la superficie.

indice

• 1 Equazione della legge di Henry
• 2 Deviazione
• 3 Solubilità di un gas nel liquido
  • 3.1 Insaturo
  • 3.2 Saturato
  • 3,3 eccessivi
• 4 applicazioni
• 5 esempi
• 6 riferimenti

Equazione di Henry's Law

Può essere espresso dalla seguente equazione:

P = K_H∙ C

Dove P è la pressione parziale del gas disciolto; C è la concentrazione del gas; e K_H è la costante di Henry.

È necessario capire che la pressione parziale di un gas è quella che individualmente esercita una sorta di resto della miscela totale di gas. E la pressione totale non è altro che la somma di tutte le pressioni parziali (legge di Dalton):

P_totale= P₁ + P₂ + P₃+ ... + P_n

Il numero di specie gassose che costituiscono la miscela è rappresentato da n. Ad esempio, se c'è un vapore acqueo e CO sulla superficie di un liquido₂, n è uguale a 2.

deviazione

Per i gas che sono poco solubili nei liquidi, la soluzione si avvicina idealmente alla legge di Henry per il soluto.

Tuttavia, quando la pressione è alta, si verifica una deviazione da Henry, perché la soluzione si interrompe comportandosi come ideale diluita.

Cosa significa? Che le interazioni soluto-soluto e soluto-solvente inizino ad avere i loro effetti. Quando la soluzione è molto diluita, le molecole di gas sono "esclusivamente" circondate dal solvente, disprezzando i possibili incontri tra loro.

Pertanto, quando la soluzione non è più una diluizione ideale, si osserva la perdita del comportamento lineare nella tabella P_io vs X_io.

In conclusione a questo aspetto: la legge di Henry determina la tensione di vapore di un soluto in una soluzione diluita ideale. Mentre per il solvente si applica la legge di Raoult:

P_la = X_la∙ P_la^*

Solubilità di un gas nel liquido

Quando un gas è ben disciolto in un liquido, come lo zucchero nell'acqua, non può essere distinto dall'ambiente, formando così una soluzione omogenea. In altre parole: non si osservano bolle nel liquido (o cristalli di zucchero).

Tuttavia, la solvatazione efficiente delle molecole gassose dipende da alcune variabili quali: la temperatura del liquido, la pressione che lo influenza e la natura chimica di queste molecole rispetto a quelle del liquido.

Se la pressione esterna è troppo alta, aumentano le probabilità che il gas penetri nella superficie del liquido. E d'altra parte, le molecole gassose disciolte sono più difficili da superare la pressione incidente per sfuggire all'esterno.

Se il sistema gas-liquido è sotto agitazione (come accade nel mare e nelle pompe d'aria all'interno del serbatoio), l'assorbimento del gas è favorito.

E in che modo la natura del solvente influisce sull'assorbimento di un gas? Se è polare, come l'acqua, mostrerà affinità per i soluti polari, cioè per quei gas che hanno un momento di dipolo permanente. Mentre se è apolare, come gli idrocarburi o i grassi, preferirà le molecole gassose apolari

Ad esempio, ammoniaca (NH₃) è un gas molto solubile in acqua a causa delle interazioni con i legami idrogeno. Mentre quell'idrogeno (H₂), la cui piccola molecola è apolare, interagisce debolmente con l'acqua.

Inoltre, a seconda dello stato del processo di assorbimento del gas nel liquido, possono essere stabiliti i seguenti stati:

insaturi

Il liquido è insaturo quando è in grado di sciogliere più gas. Questo perché la pressione esterna è maggiore della pressione interna del liquido.

saturato

Il liquido stabilisce un equilibrio nella solubilità del gas, il che significa che il gas fuoriesce alla stessa velocità con cui entra nel liquido.

Può anche essere visto come segue: se tre molecole di gas scappano nell'aria, altre tre ritorneranno al liquido allo stesso tempo.

supersaturated

Il liquido è sovrasatura di gas quando la sua pressione interna è superiore alla pressione esterna.E, prima di un minimo cambiamento nel sistema, rilascerà il gas disciolto in eccesso fino al ripristino dell'equilibrio.

applicazioni

- La legge di Henry può essere applicata per calcolare l'assorbimento di gas inerti (azoto, elio, argon, ecc.) In diversi tessuti del corpo umano e che insieme alla teoria di Haldane sono alla base delle tabelle di decompressione.

- Un'applicazione importante è la saturazione del gas nel sangue. Quando il sangue è insaturo, il gas si dissolve in esso, fino a quando non diventa saturo e smette di dissolversi di più. Una volta che questo accade, il gas disciolto nel sangue va nell'aria.

- La gassificazione delle bevande analcoliche è un esempio della legge di Henry applicata. Le bevande analcoliche hanno CO₂ sciolto sotto alte pressioni, mantenendo così ciascuno dei componenti combinati che lo compongono; e inoltre, conserva il sapore caratteristico per molto più tempo.

Quando la bottiglia di soda è scoperta, la pressione sul liquido diminuisce, rilasciando immediatamente la pressione.

Poiché la pressione sul liquido è ora inferiore, la solubilità di CO₂ scende e sfugge all'atmosfera (si può notare nell'ascesa delle bolle dal basso).

- Mentre il subacqueo scende a profondità maggiori, l'azoto inalato non può sfuggire perché la pressione esterna lo impedisce, dissolvendosi nel sangue dell'individuo.

Quando il subacqueo sale rapidamente in superficie, dove la pressione esterna diminuisce, l'azoto comincia a gonfiarsi nel sangue.

Ciò causa ciò che è noto come disagio da decompressione. Per questa ragione ai subacquei è richiesto di salire lentamente, in modo che l'azoto fuoriesce più lentamente dal sangue.

- Studio degli effetti della diminuzione dell'ossigeno molecolare (O₂) dissolto nel sangue e nei tessuti di alpinisti o praticanti di attività che comportano un soggiorno prolungato in alta quota, così come negli abitanti di luoghi piuttosto alti.

- Ricerca e miglioramento dei metodi utilizzati per evitare disastri naturali che possono essere causati dalla presenza di gas disciolti in enormi corpi idrici che possono essere rilasciati in modo violento.

Esempi

La legge di Henry si applica solo quando le molecole sono in equilibrio. Ecco alcuni esempi:

- Nella soluzione di ossigeno (O₂) nel flusso sanguigno questa molecola è considerata poco solubile in acqua, sebbene la sua solubilità aumenti notevolmente a causa dell'alto contenuto di emoglobina in esso. Quindi, ogni molecola di emoglobina può legarsi a quattro molecole di ossigeno che vengono rilasciate nei tessuti da utilizzare nel metabolismo.

- Nel 1986 ci fu una fitta nube di anidride carbonica che fu improvvisamente espulsa dal lago Nyos (situato in Camerun), soffocando circa 1700 persone e un gran numero di animali, come spiegato da questa legge.

- La solubilità che un certo gas si manifesta in una specie liquida di solito aumenta all'aumentare della pressione del gas, sebbene a certe alte pressioni ci siano alcune eccezioni, come le molecole di azoto (N₂).

- La legge di Henry non è applicabile quando c'è una reazione chimica tra la sostanza che agisce da soluto e quella che agisce da solvente; Questo è il caso degli elettroliti, come l'acido cloridrico (HCl).

riferimenti 

1. Crockford, H.D., Knight Samuel B. (1974). Fondamenti di fisica-chimica. (Sesto ed.). Editoriale C.E.C.S.A., Messico. P 111-119.
2. I redattori di Encyclopaedia Britannica. (2018). La legge di Henry. Estratto il 10 maggio 2018 da: britannica.com
3. Byju di. (2018). Qual è la legge di Henry? Estratto il 10 maggio 2018 da: byjus.com
4. Leisurepro e Aquaviews. (2018). Legge di Henry Recuperata il 10 maggio 2018 da: leisurepro.com
5. Fondazione Annenberg. (2017). Sezione 7: legge di Henry. Estratto il 10 maggio 2018 da: learner.org
6. Monica Gonzalez (25 aprile 2011). La legge di Henry. Estratto il 10 maggio 2018 da: quimica.laguia2000.com
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