De de wet van henry stelt dat bij een constante temperatuur de hoeveelheid gas opgelost in een vloeistof recht evenredig is met de partiële druk op het oppervlak van de vloeistof.
Het werd in 1803 gepostuleerd door de Engelse natuurkundige en chemicus William Henry. Zijn wet kan ook zo worden geïnterpreteerd: als de druk op de vloeistof wordt verhoogd, des te groter is de hoeveelheid erin opgelost gas..
Hier wordt het gas beschouwd als de opgeloste stof van de oplossing. In tegenstelling tot vaste opgeloste stof, heeft temperatuur een negatief effect op de oplosbaarheid. Dus als de temperatuur stijgt, neigt het gas gemakkelijker uit de vloeistof naar het oppervlak te ontsnappen..
Dit komt doordat de temperatuurstijging energie bijdraagt aan de gasvormige moleculen, die met elkaar in botsing komen en bellen vormen (bovenste afbeelding). Deze bellen overwinnen dan de externe druk en ontsnappen uit de sinus van de vloeistof..
Als de externe druk erg hoog is en de vloeistof koud wordt gehouden, zullen de bellen oplossen en zullen slechts een paar gasvormige moleculen op het oppervlak "zweven".
Artikel index
Het kan worden uitgedrukt door de volgende vergelijking:
P = KH.∙ C
Waar P de partiële druk van het opgeloste gas is; C is de gasconcentratie; en KH. is Henry's constante.
Het is noodzakelijk om te begrijpen dat de partiële druk van een gas de partiële druk is die individueel wordt uitgeoefend door een soort van de rest van het totale gasmengsel. En de totale druk is niets meer dan de som van alle partiële drukken (wet van Dalton):
P.Totaal= P.1 + P.twee + P.3+… + Pn
Het aantal gasvormige soorten waaruit het mengsel bestaat, wordt weergegeven door n. Als er bijvoorbeeld op het oppervlak van een vloeistof waterdamp en CO istwee, n is gelijk aan 2.
Voor gassen die slecht oplosbaar zijn in vloeistoffen, is de oplossing bijna ideaal, in overeenstemming met de wet van Henry voor de opgeloste stof.
Als de druk echter hoog is, is er een afwijking ten opzichte van Henry, omdat de oplossing zich niet meer gedraagt als een ideale verdunning..
Wat betekent het? Die interacties tussen opgeloste stof en opgeloste stof en oplosmiddel beginnen hun eigen effecten te hebben. Als de oplossing erg verdund is, worden de gasmoleculen "uitsluitend" omgeven door oplosmiddel, waarbij de mogelijke ontmoetingen onderling worden verwaarloosd..
Daarom, wanneer de oplossing niet langer ideaal verdund is, wordt het verlies van lineair gedrag waargenomen in de P-grafiekik versus Xik.
Ter afsluiting van dit aspect: de wet van Henry bepaalt de dampspanning van een opgeloste stof in een ideale verdunde oplossing. Terwijl voor het oplosmiddel de wet van Raoult van toepassing is:
P.NAAR = XNAAR∙ PNAAR
Als een gas goed is opgelost in een vloeistof, zoals suiker in water, is het niet te onderscheiden van de omgeving en vormt het een homogene oplossing. Met andere woorden: er worden geen bellen waargenomen in de vloeistof (of suikerkristallen).
De efficiënte solvatatie van gasvormige moleculen hangt echter af van een aantal variabelen, zoals: de temperatuur van de vloeistof, de druk die erop van invloed is en de chemische aard van deze moleculen in vergelijking met die van de vloeistof..
Als de externe druk te hoog is, wordt de kans groter dat gas het vloeistofoppervlak binnendringt. En aan de andere kant vinden de opgeloste gasvormige moleculen het moeilijker om de invallende druk te overwinnen om naar buiten te ontsnappen..
Als het vloeibaar-gassysteem in beweging is (zoals gebeurt in de zee en in de luchtpompen in het aquarium), wordt de opname van gas bevorderd.
En hoe beïnvloedt de aard van het oplosmiddel de opname van een gas? Als het polair is, zoals water, zal het affiniteit tonen voor polaire opgeloste stoffen, dat wil zeggen voor die gassen die een permanent dipoolmoment hebben. Als het apolair is, zoals koolwaterstoffen of vetten, zal het de voorkeur geven aan apolaire gasvormige moleculen
Bijvoorbeeld ammoniak (NH3) is een zeer oplosbaar gas in water vanwege interacties met waterstofbruggen. Terwijl waterstof (H.twee), waarvan het kleine molecuul apolair is, reageert zwak met water.
Afhankelijk van de toestand van het gasabsorptieproces in de vloeistof, kunnen er ook de volgende toestanden in worden vastgesteld:
De vloeistof is onverzadigd als hij meer gas kan oplossen. Dit komt doordat de externe druk hoger is dan de interne druk van de vloeistof..
De vloeistof zorgt voor een evenwicht in de oplosbaarheid van het gas, wat betekent dat het gas met dezelfde snelheid ontsnapt als het de vloeistof binnendringt..
Het is ook op de volgende manier te zien: als drie gasvormige moleculen de lucht in ontsnappen, keren er nog eens drie tegelijkertijd terug naar de vloeistof.
De vloeistof is oververzadigd met gas wanneer de interne druk hoger is dan de externe druk. En met een minimale verandering in het systeem, zal het overtollig opgelost gas vrijgeven totdat het evenwicht is hersteld.
- De wet van Henry kan worden toegepast om de absorptieberekeningen te maken van inerte gassen (stikstof, helium, argon, enz.) In de verschillende weefsels van het menselijk lichaam, en die samen met de theorie van Haldane vormen de basis van de decompressietabellen..
- Een belangrijke toepassing is bloedgasverzadiging. Wanneer bloed onverzadigd is, lost het gas erin op, totdat het verzadigd raakt en niet meer verder oplost. Zodra dit gebeurt, gaat het in het bloed opgeloste gas de lucht in..
- De vergassing van frisdranken is een voorbeeld van de toegepaste wet van Henry. Frisdranken hebben COtwee opgelost onder hoge druk, waardoor elk van de gecombineerde componenten waaruit het bestaat behouden blijft; en bovendien behoudt het de karakteristieke smaak veel langer.
Wanneer de frisdrankfles niet is afgesloten, neemt de druk boven de vloeistof af, waardoor de druk onmiddellijk vrijkomt.
Omdat de druk op de vloeistof nu lager is, is de oplosbaarheid van COtwee daalt af en ontsnapt in de omgeving (te zien aan het opstijgen van de bellen vanaf de bodem).
- Als een duiker naar grotere diepten afdaalt, kan ingeademde stikstof niet ontsnappen omdat externe druk dit verhindert en oplost in het bloed van het individu.
Wanneer de duiker snel naar de oppervlakte stijgt, waar de externe druk weer daalt, begint stikstof in het bloed te borrelen..
Dit veroorzaakt wat bekend staat als decompressieziekte. Om deze reden moeten duikers langzaam opstijgen, zodat stikstof langzamer uit het bloed ontsnapt..
- Onderzoek naar de effecten van de afname van moleculaire zuurstof (Otwee) opgelost in het bloed en weefsel van bergbeklimmers of beoefenaars van activiteiten waarbij langdurig verblijf op grote hoogte nodig is, evenals in de bewoners van redelijk hoge plaatsen.
- Onderzoek naar en verbetering van de methoden die worden gebruikt om natuurrampen te voorkomen die kunnen worden veroorzaakt door de aanwezigheid van opgeloste gassen in enorme watermassa's die met geweld kunnen vrijkomen.
De wet van Henry is alleen van toepassing als de moleculen in evenwicht zijn. Hier zijn enkele voorbeelden:
- In opgeloste zuurstof (Otwee) in bloedvloeistof, wordt dit molecuul als slecht oplosbaar in water beschouwd, hoewel de oplosbaarheid ervan aanzienlijk wordt verhoogd door het hoge gehalte aan hemoglobine erin. Zo kan elk hemoglobine-molecuul zich binden aan vier zuurstofmoleculen die vrijkomen in de weefsels die worden gebruikt bij het metabolisme..
- In 1986 werd een dikke wolk koolstofdioxide geregistreerd die plotseling werd verdreven uit het Nyos-meer (gelegen in Kameroen), waarbij ongeveer 1700 mensen en een groot aantal dieren werden verstikt, wat werd verklaard door deze wet.
- De oplosbaarheid die een bepaald gas manifesteert in een vloeibare soort heeft de neiging toe te nemen naarmate de druk van dat gas toeneemt, hoewel er bij hoge drukken bepaalde uitzonderingen zijn, zoals stikstofmoleculen (Ntwee.
- De wet van Henry is niet van toepassing wanneer er een chemische reactie plaatsvindt tussen de stof die als een opgeloste stof werkt en die die als een oplosmiddel fungeert; dat is het geval met elektrolyten, zoals zoutzuur (HCl).
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.