Henrys Gesetz ist a Gasgesetz 1803 vom britischen Chemiker William Henry formuliert. Das Gesetz besagt, dass bei einer konstanten Temperatur die Menge an gelöstem Gas in einem Volumen einer bestimmten Flüssigkeit direkt proportional zum Partialdruck des Gases in ist Gleichgewicht mit der Flüssigkeit. Mit anderen Worten ist die Menge an gelöstem Gas direkt proportional zum Partialdruck seiner Gasphase. Das Gesetz enthält einen Proportionalitätsfaktor, der als Henrysche Gesetzeskonstante bezeichnet wird.
Dieses Beispielproblem zeigt, wie das Henry-Gesetz verwendet wird, um die Konzentration eines Gases in Lösung unter Druck zu berechnen.
Henrys Gesetz Problem
Wie viele Gramm Kohlendioxidgas werden in einer 1-l-Flasche kohlensäurehaltigem Wasser gelöst, wenn der Hersteller beim Abfüllprozess bei 25 ° C einen Druck von 2,4 atm verwendet? Gegeben: KH CO2 in Wasser = 29,76 atm / (mol / l) bei 25 ° CS. Lösung Wenn ein Gas in einer Flüssigkeit gelöst wird, erreichen die Konzentrationen schließlich ein Gleichgewicht zwischen der Gasquelle und der Lösung. Das Henry-Gesetz zeigt, dass die Konzentration eines gelösten Gases in einer Lösung direkt proportional zum Partialdruck des Gases über der Lösung ist. P = KHC wobei: P der Partialdruck des Gases über der Lösung ist. KH ist die Henry-Konstante für die Lösung. C ist die Konzentration des gelösten Gases in Lösung. C = P / KHC = 2,4 atm / 29,76 atm / (mol / l) C = 0,08 mol / l Da wir nur 1 l Wasser haben, haben wir 0,08 mol CO.
Mole in Gramm umrechnen:
Masse von 1 Mol CO2 = 12+ (16 × 2) = 12 + 32 = 44 g
g CO2 = mol CO2 x (44 g / mol) g CO2 = 8,06 x 10 & supmin; ² mol x 44 g / molg CO2 = 3,52 gAntwort
Es gibt 3,52 g CO2 gelöst in einer 1 l Flasche kohlensäurehaltigem Wasser vom Hersteller.
Bevor eine Dose Soda geöffnet wird, befindet sich fast das gesamte Gas über der Flüssigkeit Kohlendioxid. Wenn der Behälter geöffnet wird, entweicht das Gas, wodurch der Partialdruck von Kohlendioxid gesenkt wird und das gelöste Gas aus der Lösung austreten kann. Deshalb ist Soda kohlensäurehaltig.
Andere Formen des Henry-Gesetzes
Die Formel für das Henry-Gesetz kann auf andere Weise geschrieben werden, um einfache Berechnungen mit verschiedenen Einheiten, insbesondere von K, zu ermöglichenH.. Hier sind einige gebräuchliche Konstanten für Gase in Wasser bei 298 K und die anwendbaren Formen des Henry-Gesetzes:
| Gleichung | K.H. = P / C. | K.H. = C / P. | K.H. = P / x | K.H. = C.aq / C.Gas |
| Einheiten | [L.soln · Atm / molGas] | [molGas / L.soln · Atm] | [atm · molsoln / molGas] | dimensionslos |
| Ö2 | 769.23 | 1.3 E-3 | 4.259 E4 | 3.180 E-2 |
| H.2 | 1282.05 | 7.8 E-4 | 7.088 E4 | 1,907 E-2 |
| CO2 | 29.41 | 3.4 E-2 | 0,163 E4 | 0.8317 |
| N.2 | 1639.34 | 6.1 E-4 | 9.077 E4 | 1,492 E-2 |
| Er | 2702.7 | 3.7 E-4 | 14.97 E4 | 9.051 E-3 |
| Ne | 2222.22 | 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 | 1052.63 | 9.5 E-4 | 5.828 E4 | 2.324 E-2 |
Wo:
- L.soln ist Liter Lösung.
- caq sind Mol Gas pro Liter Lösung.
- P ist partiell Druck des Gases über der Lösung, typischerweise im absoluten Atmosphärendruck.
- xaq ist der Molenbruch des Gases in Lösung, der ungefähr gleich den Molen Gas pro Mol Wasser ist.
- atm bezieht sich auf Atmosphären mit absolutem Druck.
Anwendungen des Henry-Gesetzes
Das Henry-Gesetz ist nur eine Annäherung, die für verdünnte Lösungen gilt. Je weiter ein System von idealen Lösungen abweicht ( wie bei jedem Gasgesetz), je ungenauer die Berechnung ist. Im Allgemeinen funktioniert das Henry-Gesetz am besten, wenn der gelöste Stoff und das Lösungsmittel einander chemisch ähnlich sind.
Das Henry-Gesetz wird in praktischen Anwendungen verwendet. Zum Beispiel wird es verwendet, um die Menge an gelöstem Sauerstoff und Stickstoff im Blut von Tauchern zu bestimmen, um das Risiko einer Dekompressionskrankheit (die Biegungen) zu bestimmen.
Referenz für KH-Werte
Francis L. Smith und Allan H. Harvey (Sept. 2007), "Vermeiden Sie häufige Fallstricke bei der Anwendung des Henry-Gesetzes", "Chemical Engineering Progress" (CEP), pp. 33-39