Henrys lov eksempelproblem
Beregn konsentrasjonen av gass i en løsning
Du kan bruke Henrys lov til å beregne mengden karbondioksid i en boks med brus. Steve Allen / Getty Images
Henrys lov er en gassloven formulert av den britiske kjemikeren William Henry i 1803. Loven sier at ved konstant temperatur er mengden oppløst gass i et volum av en spesifisert væske direkte proporsjonal med partialtrykket til gassen i likevekt med væsken. Med andre ord er mengden av oppløst gass direkte proporsjonal med partialtrykket til gassfasen. Loven inneholder en proporsjonalitetsfaktor som kalles Henrys lovkonstant.
Dette eksempelproblemet viser hvordan man bruker Henrys lov til å beregne konsentrasjonen av en gass i løsning under trykk.
Henrys lovproblem
Hvor mange gram karbondioksidgass løses opp i en 1 L flaske med kullsyreholdig vann hvis produsenten bruker et trykk på 2,4 atm i tappeprosessen ved 25 °C? Gitt: KH av CO2 i vann = 29,76 atm/(mol/L) ) ved 25 °CSløsningNår en gass er oppløst i en væske, vil konsentrasjonene til slutt nå likevekt mellom kilden til gassen og løsningen. Henrys lov viser at konsentrasjonen av en oppløst gass i en løsning er direkte proporsjonal med partialtrykket til gassen over løsningen.P = KHC hvor:P er partialtrykket til gassen over løsningen.KH er Henrys lovkonstanten for løsningen.C er konsentrasjonen av den oppløste gassen i løsningen.C = P/KHC = 2,4 atm/29,76 atm/(mol/L)C = 0,08 mol/LSsiden vi bare har 1 L vann, har vi 0,08 mol av CO.
Konverter mol til gram:
masse av 1 mol COto= 12+(16x2) = 12+32 = 44 g
g CO2 = mol CO2 x (44 g/mol)g CO2 = 8,06 x 10-2 mol x 44 g/molg CO2 = 3,52 gSvar
Det er 3,52 g COtooppløst i en 1 L flaske kullsyreholdig vann fra produsenten.
Før en boks med brus åpnes, er nesten all gassen over væsken karbondioksid . Når beholderen åpnes, slipper gassen ut, og senker partialtrykket av karbondioksid og lar den oppløste gassen komme ut av løsningen. Dette er grunnen til at brus er brus.
Andre former for Henrys lov
Formelen for Henrys lov kan skrives på andre måter for å tillate enkle beregninger med forskjellige enheter, spesielt av KH. Her er noen vanlige konstanter for gasser i vann ved 298 K og gjeldende former for Henrys lov:
| Ligning | KH= P/C | KH= C/P | KH= P/x | KH= CEn q/ Cgass |
| enheter | [Lsoln· atm / molgass] | [molgass/ Lsoln· minibank] | [atm · molsoln/ molgass] | dimensjonsløs |
| Oto | 769,23 | 1.3 E-3 | 4.259 E4 | 3.180 E-2 |
| Hto | 1282,05 | 7.8 E-4 | 7.088 E4 | 1 907 E-2 |
| COto | 29,41 | 3.4 E-2 | 0,163 E4 | 0,8317 |
| Nto | 1639,34 | 6.1 E-4 | 9.077 E4 | 1.492 E-2 |
| Han | 2702,7 | 3.7 E-4 | 14,97 E4 | 9 051 E-3 |
| Ja | 2222,22 | 4.5 E-4 | 12.30 E4 | 1.101 E-2 |
| Med | 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 |
Hvor:
- Lsolner liter løsning.
- cEn qer mol gass per liter løsning.
- P er delvis press av gassen over løsningen, typisk i atmosfærens absolutte trykk.
- xEn qer molfraksjon av gassen i løsning, som er omtrent lik molene gass per mol vann.
- atm refererer til atmosfærer med absolutt trykk.
Anvendelser av Henrys lov
Henrys lov er bare en tilnærming som gjelder for fortynnede løsninger. Jo lenger et system avviker fra ideelle løsninger ( som med enhver gasslov ), jo mindre nøyaktig blir beregningen. Generelt fungerer Henrys lov best når oppløst stoff og løsemiddel er kjemisk like hverandre.
Henrys lov brukes i praktiske anvendelser. For eksempel brukes det til å bestemme mengden oppløst oksygen og nitrogen i blodet til dykkere for å hjelpe med å bestemme risikoen for trykkfallssyke (bøyene).
Referanse for KH-verdier
Francis L. Smith og Allan H. Harvey (sept. 2007), «Unngå vanlige fallgruver når du bruker Henrys lov», «Chemical Engineering Progress» (LOMME) s. 33-39