Back

ⓘ Henry se wet




Henry se wet
                                     

ⓘ Henry se wet

Henry se wet stel dat vir n voldoende verdunde oplossing wat nie ideaal is nie n eweredigheid bestaan tussen die konsentrasie van die opgeloste stof en sy parsiele dampdruk in ewewig bo die, gewoonlik waterige, oplossing. In hierdie verdunde gebied bly Raoult se wet geldig vir die oplosmiddel. Die groot verskil tussen die twee wette is dat die eweredigheidskonstante vir Raoult se wet gelyk is aan die dampdruk van die suiwere komponent. Vir Henry se wet wyk dit daarvan af en moet dit apart deur meting bepaal word.

                                     

1. Definisies

Die eweredigheidskonstante word Henry se konstante genoem en dit kan uitgedruk word as:

k H = c A p A {\displaystyle k_{H}={\frac {c_{A}}{p_{A}}}}

Waar:

  • k H {\displaystyle k_{H}} = Henry se konstante. Dit word in literatuur verkry en word gewoonlik gegee by 25 grade C of 298.15 K. Die eenhede is dikwels mol/L atm
  • p A {\displaystyle p_{A}} = Dampdruk van spesie A in die gasmengsel bokant die wateroppervlak. Die eenhede van die dampdruk hang af van die eenhede van k H {\displaystyle k_{H}}.
  • c A {\displaystyle c_{A}} = konsentrasie van die spesie A in die oplossing. Die eenhede hang af van die eenhede van k H {\displaystyle k_{H}}. Gewoonlik is die eenhede in molariteit of mol/liter.

Gewoonlik word vir die konsentrasie die molariteit in en die druk in bar, Pascal of torr uitgedruk word.

Dalton se wet bepaal dat:

p A = x A P t o t a l {\displaystyle p_{A}=x_{A}P_{totaal}}

Waar:

  • P t o t a l {\displaystyle P_{totaal}} = Druk van die gasmengsel bokant die wateroppervlak.
  • x A {\displaystyle x_{A}} = Molfraksie van spesie A in die gasmengsel.
  • p A {\displaystyle p_{A}} = Dampdruk van spesie A in die gasmengsel bokant die wateroppervlak.

Dus is:

c A = p A H = x A P t o t a l H {\displaystyle c_{A}=p_{A}H=x_{A}P_{totaal}H}

Alternatiewe definisie

Die definisie hierbo is ook nie die enigste moontlike nie. Dit kan ook as basis van die gaskonsentrasie pleks die dampdruk gegee word.

k H c = c A o p l. c A g a s = k H ∗ R T {\displaystyle k_{H}^{cc}={\frac {c_{A}^{opl.}}{c_{A}^{gas}}}=k_{H}*RT}

waarin R=die gaskonstante en T=temperatuur in Kelvin

Soms word die definisie ook omgedraai om die vlugtigheid pleks die oplosbaarheid van die opgeloste stof te benadruk. Gewoonlik word die molfraksie hier gebruik om die konsentrasie uit te druk

k H i n v = P A c A = ρ H 2 O M H 2 O ∗ k H {\displaystyle k_{H}^{inv}={\frac {P_{A}}{c_{A}}}={\frac {\rho _{H_{2}O}}{M_{H_{2}O}*k_{H}}}}

Dié konversie benodig die digtheid en die molêre massa van water.

                                     

2. Afhanklikheid van die temperatuur

Die oplosbaarheid in die verdunde gebied is afhanklik van die temperatuur volgens:

− d l n k H d 1 / T = Δ o p l H R {\displaystyle {\frac {-dlnk_{H}}{d1/T}}={\frac {\Delta _{opl}H}{R}}}

waarin Δ opl H die oplossingsentalpie voorstel.

In geïntegreerde vorm is hierdie uitdrukking:

k H T 2 = k H T 1 ∗ e x p }

Omdat Henry-konstantes gewoonlik gegee word by 25 grade C 298.15 K moet bogenoemde formule gebruik word om die Henry-konstante om te skakel na die vloeistoftemperatuur.

                                     

3. Polêre en nie-polêre gasse

Soort los soort op. Dus polêre gasse los baie beter op in polêre vloeistowwe en nie-polêre gasse los baie beter op in nie-polêre vloeistowwe.

Byvoorbeeld, watter molekules hieronder sal die beste in water oplosː

  • Swaeldioksied SO 2
  • Waterstof H 2
  • Koolstofdioksied CO 2

Water H 2 O is n polêre molekule, dus sal polêre molekules die beste daarin oplos.

H 2 is nie polêr nie en daarom is die oplosbaarheid laag. CO 2 is polêr, maar nie so sterk polêr soos SO 2 nie. Daarom sal SO 2 die beste in water oplos.

Hierdie kan ook gesien word uit die Henry-konstantes k H van die drie molekules. Waterstof se Henry-konstante is laag en swaeldioksied se Henry-konstante is die hoogsteː

  • k H, H 2 = 0.00078 mol/atm.L
  • k H, CO 2 = 0.0345 mol/atm.L
  • k H, SO 2 = 1.2 mol/atm.L
                                     

4.1. Toepassings Suurstof in water

Henry se wet beskryf die suurstofgehalte in riviere en oseane. Die konstante se waarde vir suurstof 25 °C is ongeveer k H = 1.27 m o L ∗ a t m {\displaystyle k_{H}=1.27{\frac {mmol}{L*atm}}} en vir die temperatuurafhanklikheid ongeveer Δ o p l H R = 1650 K {\displaystyle {\frac {\Delta _{opl}H}{R}}=1650K}.

As daar ongeveer 20% suurstof in lug is en die lugdruk is 1 atm dan is die parsiele druk van suurstof in die lug volgens Dalton se wet die volgende:

p A = x A P t o t a l = 0.2 × 1 = 0.2 a t m {\displaystyle p_{A}=x_{A}P_{totaal}=0.2\times 1=0.2\ atm}

Volgens Henry se wet is die ewewigskonsentrasie van suurstof in die water dus:

c A = k H × p A = 1.27 × 0.2 = 0.254 m o l / L {\displaystyle c_{A}=k_{H}\times p_{A}=1.27\times 0.2=0.254\ mmol/L} 0.254 m o l / L × 32 m g / m o l = 8.1 m g / L {\displaystyle 0.254\ mmol/L\times 32\ mg/mmol=8.1\ mg/L}

Dit verteenwoordig die maksimum by hierdie temperatuur. In riviere, mere ens. is diffusie uit die atmosfeer egter slegs een van drie faktore wat suurstof kan oplos. Die ander twee is wind- en golfaksie en die fotosintese deur plante en fitoplankton. Die konsentrasie sal laer wees in stilstaande water veral snags as die plante suurstof verbruik pleks van dit te produseer.

Die minimum gesonde suurstofkonsentrasie vir visse is ongeveer 5 mg/L. Konsentrasies laer dan 4 mg/L is skadelik. By konsentrasies van 2 mg/L sal visse poog om lug te hap en vrek dan.

By hoer temperature word die situasie vinnig problematies. Die ewewigskonsentrasie bereik die 5 mg/L grens by ongeveer 53 °C en is net 3.4 mg/L by 80 °C. Termiese besoedeling kan daarom maklik tot vissterfte lei.



                                     

4.2. Toepassings Dekompressiesiekte

Henry se wet is vir duikers n belangrike saak. Aangesien duikers onder n verhoogde druk asemhaal, is die hoeveelheid stikstof wat oplos in die bloed en die weefsels hoer as normaal. Indien hulle vinnig terugkeer na die oppervlak sal die oorskot uit oplossing kom en klein borrels vorm in die bloedvate, gewrigte en die brein. Dit gee aanleiding tot dekompressiesiekte.