กฎของสมการเฮนรี่การเบี่ยงเบนการประยุกต์

กฎหมายของเฮนรี่ พบว่าที่อุณหภูมิคงที่ปริมาณของก๊าซที่ละลายในของเหลวเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความดันบางส่วนบนพื้นผิวของของเหลว.

มันถูกอ้างถึงในปี 1803 โดยนักฟิสิกส์และนักเคมีชาวอังกฤษ William Henry กฎของมันยังสามารถตีความได้ในลักษณะนี้: หากความดันในของเหลวเพิ่มขึ้นปริมาณของก๊าซที่ละลายในนั้นก็จะยิ่งมากขึ้น.

ที่นี่ก๊าซถือเป็นตัวถูกละลายของการแก้ปัญหา อุณหภูมิมีผลกระทบในทางลบต่อการละลาย ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นก๊าซมีแนวโน้มที่จะหนีจากของเหลวได้ง่ายขึ้นสู่พื้นผิว.

นี่เป็นเพราะการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิให้พลังงานแก่โมเลกุลก๊าซซึ่งชนเข้าด้วยกันเพื่อสร้างฟองอากาศ (ภาพบนสุด) จากนั้นฟองเหล่านี้จะเอาชนะแรงกดดันจากภายนอกและหลบหนีจากของเหลว.

หากความดันภายนอกสูงมากและของเหลวยังคงเย็นอยู่ฟองจะถูกทำให้ละลายและโมเลกุลของก๊าซเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้นที่จะ "หลอกหลอน" พื้นผิว.

ดัชนี

• 1 สมการของกฎของเฮนรี่
• 2 ส่วนเบี่ยงเบน
• 3 การละลายของก๊าซในของเหลว
  • 3.1 ไม่อิ่มตัว
  • 3.2 อิ่มตัว
  • 3.3 ใหญ่เกินไป
• 4 การใช้งาน
• 5 ตัวอย่าง
• 6 อ้างอิง 

สมการกฎของเฮนรี่

มันสามารถแสดงได้โดยสมการต่อไปนี้:

P = K_H∙ C

โดยที่ P คือความดันบางส่วนของก๊าซที่ละลาย C คือความเข้มข้นของก๊าซ; และเค_H มันคงที่ของเฮนรี่.

มีความจำเป็นที่จะต้องเข้าใจว่าแรงดันบางส่วนของแก๊สนั้นเป็นสิ่งที่ออกแรงส่วนที่เหลือของส่วนผสมก๊าซทั้งหมด และความดันรวมไม่เกินผลรวมของแรงกดดันบางส่วนทั้งหมด (กฎของดัลตัน):

P_{ทั้งหมด}= P₁ + P₂ + P₃+... + P_n

จำนวนชนิดของก๊าซที่ประกอบขึ้นเป็นตัวแทนด้วย n. ตัวอย่างเช่นหากมีไอน้ำและ CO อยู่บนพื้นผิวของของเหลว₂, n เท่ากับ 2.

การเบี่ยงเบน

สำหรับก๊าซที่ละลายในของเหลวไม่ดีการแก้ปัญหานั้นใกล้เคียงกับการปฏิบัติตามกฎหมายของเฮนรี่สำหรับตัวถูกละลาย.

อย่างไรก็ตามเมื่อความดันสูงความเบี่ยงเบนจากเฮนรี่ก็เกิดขึ้นเพราะวิธีการแก้ปัญหาหยุดทำตัวเจือจางในอุดมคติ.

มันหมายความว่าอะไร? การที่ตัวถูกละลายตัวถูกละลายและตัวถูกละลายเริ่มมีผลของตัวเอง เมื่อสารละลายถูกเจือจางมากโมเลกุลของก๊าซจะถูก "ล้อมรอบด้วยตัวทำละลาย" โดยเฉพาะอย่างยิ่งการดูถูกการเผชิญหน้าที่เป็นไปได้ระหว่างกัน.

ดังนั้นเมื่อสารละลายหยุดการเจือจางอย่างสมบูรณ์การสูญเสียพฤติกรรมเชิงเส้นในแผนภูมิ P จะถูกสังเกต_ผม เทียบกับ X_ผม.

โดยสรุปในแง่นี้: กฎของเฮนรี่กำหนดความดันไอของตัวถูกละลายในสารละลายเจือจางในอุดมคติ ในขณะที่สำหรับตัวทำละลายกฎหมายของ Raoult ใช้:

P = X∙หน้า^{* * * *}

การละลายของก๊าซในของเหลว

เมื่อก๊าซละลายอย่างดีในของเหลวเช่นน้ำตาลในน้ำมันไม่สามารถแยกความแตกต่างจากสภาพแวดล้อมจึงก่อให้เกิดโซลูชั่นที่เป็นเนื้อเดียวกัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง: ไม่มีฟองสังเกตในของเหลว (หรือผลึกน้ำตาล).

อย่างไรก็ตามการละลายอย่างมีประสิทธิภาพของโมเลกุลก๊าซขึ้นอยู่กับตัวแปรบางอย่างเช่น: อุณหภูมิของของเหลวความดันที่มีผลต่อมันและลักษณะทางเคมีของโมเลกุลเหล่านี้เมื่อเทียบกับของของเหลว.

หากความดันภายนอกมีค่าสูงมากโอกาสที่ก๊าซจะซึมผ่านพื้นผิวของของเหลวจะเพิ่มขึ้น ในทางกลับกันโมเลกุลของก๊าซที่ละลายแล้วนั้นยากที่จะเอาชนะแรงกดดันจากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเพื่อให้หลบหนีออกไปข้างนอกได้ยากขึ้น.

หากระบบของเหลวก๊าซอยู่ภายใต้ความปั่นป่วน (เช่นที่เกิดขึ้นในทะเลและในปั๊มลมภายในถัง) การดูดซึมของก๊าซเป็นที่ชื่นชอบ.

และลักษณะของตัวทำละลายมีผลต่อการดูดซับของแก๊สอย่างไร ถ้ามันเป็นขั้วเหมือนน้ำมันจะแสดงความสัมพันธ์สำหรับตัวละลายขั้วนั่นคือสำหรับก๊าซเหล่านั้นที่มีช่วงเวลาไดโพลถาวร ในขณะที่ถ้าไม่ใช่ขั้วเช่นไฮโดรคาร์บอนหรือไขมันมันจะชอบโมเลกุลก๊าซ apolar

ตัวอย่างเช่นแอมโมเนีย (NH)₃) เป็นก๊าซที่ละลายในน้ำได้มากเนื่องจากปฏิกิริยาระหว่างพันธะไฮโดรเจน ในขณะที่ไฮโดรเจนนั้น₂) ซึ่งมีโมเลกุลขนาดเล็กเป็น apolar มีปฏิสัมพันธ์กับน้ำอย่างอ่อน.

นอกจากนี้ขึ้นอยู่กับสถานะของกระบวนการดูดซับก๊าซในของเหลวสถานะดังต่อไปนี้สามารถสร้างได้ใน:

ไม่เปี่ยม

ของเหลวไม่อิ่มตัวเมื่อสามารถละลายก๊าซได้มากขึ้น นี่เป็นเพราะความดันภายนอกมากกว่าความดันภายในของของเหลว.

เปี่ยม

ของเหลวทำให้เกิดความสมดุลในการละลายของก๊าซซึ่งหมายความว่าก๊าซหนีออกมาด้วยความเร็วเดียวกันกับที่มันแทรกซึมเข้าไปในของเหลว.

มันสามารถเห็นได้ดังต่อไปนี้: ถ้าโมเลกุลของก๊าซสามโมเลกุลหนีขึ้นไปในอากาศอีกสามตัวจะกลับสู่ของเหลวในเวลาเดียวกัน.

อิ่มตัว

ของเหลวอิ่มตัวด้วยก๊าซเมื่อความดันภายในสูงกว่าความดันภายนอก และก่อนที่จะมีการเปลี่ยนแปลงขั้นต่ำในระบบมันจะปล่อยก๊าซที่ละลายส่วนเกินออกไปจนกว่าสมดุลจะได้รับการฟื้นฟู.

การใช้งาน

- กฎหมายของเฮนรี่สามารถนำมาใช้ในการคำนวณการดูดซับก๊าซเฉื่อย (ไนโตรเจนฮีเลียมอาร์กอน ฯลฯ ) ในเนื้อเยื่อต่าง ๆ ของร่างกายมนุษย์และที่รวมกับทฤษฎี Haldane เป็นพื้นฐานของตารางของ การบีบอัด.

- การใช้งานที่สำคัญคือความอิ่มตัวของก๊าซในเลือด เมื่อเลือดไม่อิ่มตัวก๊าซจะละลายในนั้นจนกว่ามันจะอิ่มตัวและหยุดการละลายมากขึ้น เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นก๊าซที่ละลายในเลือดจะลอยสู่อากาศ.

- การทำให้เป็นแก๊สของน้ำอัดลมเป็นตัวอย่างของกฎหมายของเฮนรี่ที่ใช้ น้ำอัดลมมี CO₂ ละลายภายใต้แรงกดดันสูงดังนั้นจึงรักษาส่วนประกอบที่รวมกันซึ่งประกอบด้วย และมันยังคงรักษารสชาติที่เป็นลักษณะได้นานขึ้น.

เมื่อเปิดขวดโซดาความดันของของเหลวจะลดลงทำให้เกิดแรงดันขึ้นที่จุดนั้น.

เนื่องจากความดันของของเหลวลดลงความสามารถในการละลายของ CO₂ มันลงมาและหนีออกไปสู่ชั้นบรรยากาศ (สามารถสังเกตได้จากฟองอากาศจากด้านล่าง).

- เมื่อนักดำน้ำลึกลงไปจนถึงระดับที่ลึกกว่านั้นไนโตรเจนที่สูดเข้าไปนั้นไม่สามารถหนีรอดได้เพราะความดันภายนอกป้องกันไม่ให้มันละลายในเลือดของแต่ละบุคคล.

เมื่อนักดำน้ำขึ้นสู่ผิวน้ำอย่างรวดเร็วซึ่งความดันภายนอกลดลงไนโตรเจนจะเริ่มพองตัวในเลือด.

สิ่งนี้ทำให้สิ่งที่เรียกว่าคลายความรู้สึกไม่สบาย ด้วยเหตุนี้จึงทำให้นักดำน้ำต้องขึ้นช้าๆดังนั้นไนโตรเจนจึงหนีออกจากเลือดได้ช้ากว่า.

- การศึกษาผลกระทบของการลดลงของโมเลกุลออกซิเจน (O₂) ละลายในเลือดและเนื้อเยื่อของนักปีนเขาหรือผู้ปฏิบัติงานที่เกี่ยวข้องกับการพำนักระยะยาวในระดับสูงเช่นเดียวกับที่อาศัยอยู่ในที่สูง.

- การวิจัยและปรับปรุงวิธีการที่ใช้ในการหลีกเลี่ยงภัยพิบัติทางธรรมชาติที่อาจเกิดจากการปรากฏตัวของก๊าซที่ละลายในน้ำขนาดใหญ่ที่สามารถปล่อยออกมาอย่างรุนแรง.

ตัวอย่าง

กฎของเฮนรี่ใช้เฉพาะเมื่อโมเลกุลอยู่ในภาวะสมดุล นี่คือตัวอย่าง:

- ในสารละลายออกซิเจน (O₂) ในกระแสเลือดโมเลกุลนี้ถือว่าละลายได้ไม่ดีในน้ำแม้ว่าความสามารถในการละลายจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากปริมาณฮีโมโกลบินในเลือดสูง ดังนั้นแต่ละโมเลกุลของเฮโมโกลบินสามารถผูกกับสี่โมเลกุลของออกซิเจนที่ปล่อยออกมาในเนื้อเยื่อเพื่อใช้ในการเผาผลาญ.

- ในปี 1986 มีเมฆหนาของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งถูกขับออกจากทะเลสาบ Nyos (ตั้งอยู่ในแคเมอรูน) ทำให้หายใจไม่ออกประมาณ 1,700 คนและสัตว์จำนวนมากซึ่งถูกอธิบายโดยกฎหมายนี้.

- ความสามารถในการละลายที่ก๊าซบางชนิดปรากฏในสปีชีส์เหลวมักจะเพิ่มขึ้นเมื่อความดันของแก๊สเพิ่มขึ้นถึงแม้ว่าที่ความดันสูงจะมีข้อยกเว้นบางอย่างเช่นโมเลกุลของไนโตรเจน (N)₂).

- กฎหมายของเฮนรี่ไม่สามารถใช้ได้เมื่อมีปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างสารที่ทำหน้าที่เป็นตัวถูกละลายและสารที่ทำหน้าที่เป็นตัวทำละลาย เช่นกรณีของอิเล็กโทรไลต์เช่นกรดไฮโดรคลอริก (HCl).

การอ้างอิง

1. Crockford, H.D. , Knight Samuel B. (1974) ความรู้พื้นฐานทางเคมีฟิสิกส์ (6th ed.) บรรณาธิการ C.E.C.S.A. , เม็กซิโก หน้า 111-119.
2. บรรณาธิการสารานุกรมบริแทนนิกา (2018) กฎหมายของเฮนรี่ สืบค้นเมื่อวันที่ 10 พฤษภาคม 2018 จาก: britannica.com
3. Byju ของ (2018) กฎหมายของเฮนรี่คืออะไร. สืบค้นเมื่อวันที่ 10 พฤษภาคม 2018 จาก: byjus.com
4. Leisurepro & Aquaviews (2018) กฎหมายของเฮนรี่สืบค้นเมื่อวันที่ 10 พฤษภาคม 2018 จาก: Leisurepro.com
5. มูลนิธิ Annenberg (2017) หมวดที่ 7: กฎหมายของเฮนรี่ สืบค้นเมื่อวันที่ 10 พฤษภาคม 2018 จาก: learner.org
6. โมนิกากอนซาเลส (25 เมษายน 2011) กฎหมายของเฮนรี่ สืบค้นเมื่อวันที่ 10 พฤษภาคม 2018 จาก: quimica.laguia2000.com
7. Ian Myles (24 กรกฎาคม 2009) ประดาน้ำ [รูป] สืบค้นเมื่อวันที่ 10 พฤษภาคม 2018 จาก: flickr.com