Растворимость газов в жидкости уравнение генри

Видео:Физическая Химия, растворимость газов в жидкости, закон Генри #physicalchemistryСкачать

15. Растворимость газов в жидкостях. Законы Генри—Дальтона и Сеченова.

Растворение газов в жидкостях почти всегда сопро–вождается выделением теплоты. Поэтому раствори–мость газов с повышением температуры согласно принципу Ле Шателье понижается. Эту закономер–ность часто используют для удаления растворенных га–зов из воды (например СО2 ) кипячением. Иногда рас–творение газа сопровождается поглощением теплоты (например, растворение благородных газов в некото–рых органических растворителях). В этом случае повы–шение температуры увеличивает растворимость газа.

Газ не растворяется в жидкости беспредельно. При не–которой концентрации газа Х устанавливается равно–весие:

При растворении газа в жидкости происходит значи–тельное уменьшение объема системы. Поэтому повы–шение давления согласно принципу Ле Шателье долж–но приводить к смещению равновесия вправо, т. е. к увеличению растворимости газа. Если газ малораст–ворим в данной жидкости и давление невелико, то растворимость газа пропорциональна его давлению. Эта зависимость выражается законом Генри (1803г.): количество газа, растворенного при данной тем–пературе в определенном объеме жидкости, при равновесии прямо пропорционально давлению газа.

Закон Генри может быть записан в следующей форме:

Где – концентрация газа в насыщенном раство–ре, моль/л;

Р_(Х) – давление газа Х над раствором, Па;

К_r(Х) – постоянная Генри для газа Х, моль×л-1 × Па -1 .

Константа Генри зависит от природы газа, рас–творителя и температуры.

Закон Генри справедлив лишь для сравнительно раз–бавленных растворов, при невысоких давлениях и отсут–ствии химического взаимодействия между молекулами растворяемого газа и растворителем.

Закон Генри является частным случаем общего закона Дальтона. Если речь идет о растворении не одного газооб–разного вещества, а смеси газов, то растворимость каж–дого компонента подчиняется закону Дальтона: раство–римость каждого из компонентов газовой смеси при постоянной температуре пропорциональна парциаль–ному давлению компонента над жидкостью и не зави–сит от общего давления смеси и индивидуальности других компонентов.

Иначе говоря, в случае растворения смеси газов в жидкости в математическое выражение закона Генри вместо подставляют парциальное давление р! дан–ного компонента.

Под парциальным давлением компонента понимают долю давления компонента от общего давления газовой смеси:

Парциальное давление компонента рассчитывают по формуле.

Изучая растворимость газов в жидкостях в присутст–вии электролитов, русский врач-физиолог И. М. Сече–нов (1829—1905) установил следующую закономерность (закон Сеченова): растворимость газов в жидкостях в присутствии электролитов понижается; происходит высаливание газов.

Где р_i – парциальное давление компонента Х_i;

Р_общ – общее давление газовой смеси;

Х(Х_i) – молярная доля i-ого компонента.

Изучая растворимость газов в жидкостях в присутствии электролитов, русский враччфизиолог И. М. Сеченов (1829—1905) установил следующую закономерность (закон Сеченова): растворимость газов в жидкостях в присутствии электролитов понижается; происходит высаливание газов.

Видео:ЛУЧШАЯ стратегия использования Таблицы Растворимости (химия с нуля)Скачать

Закон Генри уравнения, отклонения, приложения

Закон Генри устанавливает, что при постоянной температуре количество газа, растворенного в жидкости, прямо пропорционально его парциальному давлению на поверхности жидкости.

Он был постулирован в 1803 году английским физиком и химиком Уильямом Генри. Его закон также можно интерпретировать следующим образом: если давление на жидкость увеличивается, тем большее количество газа растворяется в ней.

Здесь газ рассматривается как раствор раствора. В отличие от твердого растворенного вещества, температура отрицательно влияет на его растворимость. Таким образом, при повышении температуры газ имеет тенденцию легче выходить из жидкости к поверхности.

Это связано с тем, что повышение температуры обеспечивает энергию газообразным молекулам, которые сталкиваются друг с другом, образуя пузырьки (верхнее изображение). Затем эти пузырьки преодолевают внешнее давление и выходят из жидкости.

Если внешнее давление очень высокое, а жидкость остается холодной, пузырьки будут растворяться, и только несколько газообразных молекул будут «преследовать» поверхность.

• 1 Уравнение закона Генри
• 2 Отклонение
• 3 Растворимость газа в жидкости
  • 3.1 Ненасыщенные
  • 3.2 Насыщенный
  • 3.3 перенасыщенный
• 4 Приложения
• 5 примеров
• 6 Ссылки

Видео:Закон ГенриСкачать

Уравнение закона Генри

Это можно выразить следующим уравнением:

Где P — парциальное давление растворенного газа; С — концентрация газа; и К_H это постоянная Генри.

Необходимо понимать, что парциальное давление газа — это то, которое индивидуально создает вид остальной части всей газовой смеси. И общее давление не больше, чем сумма всех парциальных давлений (закон Далтона):

Количество газообразных частиц, составляющих смесь, представлено N. Например, если на поверхности жидкости есть водяной пар и СО₂, N равно 2.

Видео:Введение в парциальное давление | Газы.Молекулярно-кинетическая теория | ХимияСкачать

отклонение

Для газов, плохо растворимых в жидкостях, решение приближается идеально, в соответствии с законом Генри для растворенного вещества.

Однако когда давление высокое, возникает отклонение от Генри, потому что раствор перестает вести себя как идеально разбавленный.

Что это значит? Что взаимодействия растворенного вещества и растворенного вещества начинают иметь свои собственные эффекты. Когда раствор сильно разбавлен, молекулы газа «исключительно» окружены растворителем, презирая возможные столкновения между собой..

Поэтому, когда раствор перестает быть идеально разбавленным, наблюдается потеря линейного поведения на графике P_Я против Х_Я.

В заключение к этому аспекту: закон Генри определяет давление пара растворенного вещества в идеальном разбавленном растворе. В отношении растворителя действует закон Рауля:

Видео:Химия 66. Растворимость газов в воде — Академия занимательных наукСкачать

Растворимость газа в жидкости

Когда газ хорошо растворяется в жидкости, как сахар в воде, его невозможно отличить от окружающей среды, образуя гомогенный раствор. Другими словами: в жидкости не наблюдается пузырьков (или кристаллов сахара).

Однако эффективная сольватация газообразных молекул зависит от некоторых переменных, таких как: температура жидкости, давление, которое на нее влияет, и химическая природа этих молекул по сравнению с жидкостью..

Если внешнее давление очень высокое, шансы проникновения газа на поверхность жидкости возрастают. А с другой стороны, растворенным газообразным молекулам сложнее преодолеть падающее давление, чтобы добиться выхода наружу.

Если газожидкостная система находится в состоянии перемешивания (как это происходит в море и в воздушных насосах внутри резервуара), поглощение газа является предпочтительным.

И как природа растворителя влияет на поглощение газа? Если он полярный, как вода, он будет проявлять сродство к полярным растворам, то есть к тем газам, которые имеют постоянный дипольный момент. Хотя, если он неполярный, такой как углеводороды или жиры, он предпочтет неполярные газообразные молекулы

Например, аммиак₃) является газом, который очень хорошо растворяется в воде благодаря взаимодействию водородных связей. Пока что водород (Н₂), чья малая молекула неполярна, слабо взаимодействует с водой.

Также в зависимости от состояния процесса абсорбции газа в жидкости в них могут быть установлены следующие состояния:

ненасыщенный

Жидкость ненасыщенная, когда она способна растворять больше газа. Это потому, что внешнее давление больше, чем внутреннее давление жидкости.

насыщенный

Жидкость устанавливает баланс в растворимости газа, что означает, что газ выходит с той же скоростью, с которой он проникает в жидкость.

Это также можно увидеть следующим образом: если три молекулы газа попадут в воздух, три другие вернутся в жидкость одновременно.

перенасыщенный

Жидкость перенасыщена газом, когда ее внутреннее давление выше, чем внешнее давление. И, до минимального изменения в системе, он будет выпускать избыток растворенного газа, пока не восстановится равновесие.

Видео:Дополнение. Закон Генри. Парциальное давлениеСкачать

приложений

— Закон Генри может быть применен для расчета поглощения инертных газов (азота, гелия, аргона и т. Д.) В различных тканях человеческого тела, и что вместе с теорией Холдейна являются основой таблиц декомпрессия.

— Важным применением является насыщение газа кровью. Когда кровь ненасыщена, газ растворяется в ней, пока она не насыщается и не прекращает больше растворяться. Как только это происходит, растворенный в крови газ попадает в воздух.

— Газификация безалкогольных напитков является примером применения закона Генри. Безалкогольные напитки имеют СО₂ растворяется при высоком давлении, сохраняя тем самым каждый из объединенных компонентов, которые его составляют; а также, он сохраняет характерный вкус гораздо дольше.

Когда бутылка с газировкой открыта, давление на жидкость снижается, сбрасывая давление на месте.

Поскольку давление на жидкость теперь ниже, растворимость СО₂ он спускается и уходит в атмосферу (это можно заметить при всплытии пузырьков снизу).

— Когда дайвер спускается на большую глубину, вдыхаемый азот не может вырваться, потому что внешнее давление препятствует ему, растворяясь в крови человека..

Когда дайвер быстро поднимается на поверхность, где внешнее давление становится ниже, азот начинает пузыриться в крови.

Это вызывает то, что известно как дискомфорт декомпрессии. Именно по этой причине дайверы должны медленно подниматься, чтобы азот выходил из крови медленнее.

— Изучение влияния снижения молекулярного кислорода (О₂) растворены в крови и тканях альпинистов или практикующих специалистов, связанных с длительным пребыванием на больших высотах, а также у жителей достаточно высоких мест.

— Исследование и усовершенствование методов, используемых для предотвращения стихийных бедствий, которые могут быть вызваны присутствием растворенных газов в огромных водоемах, которые могут быть выброшены с применением силы.

Видео:Давление в жидкостях и газах. Закон Паскаля. 7 класс.Скачать

примеров

Закон Генри применяется только тогда, когда молекулы находятся в равновесии. Вот несколько примеров:

— В растворе кислорода (O₂) в крови эта молекула считается плохо растворимой в воде, хотя ее растворимость значительно возрастает из-за высокого содержания в ней гемоглобина. Таким образом, каждая молекула гемоглобина может связываться с четырьмя молекулами кислорода, которые выделяются в тканях для использования в обмене веществ..

— В 1986 году из озера Ньос (расположенного в Камеруне) внезапно было выброшено густое облако углекислого газа, которое задушило около 1700 человек и большое количество животных, что объясняется этим законом..

— Растворимость, которую определенный газ проявляет в жидком виде, обычно увеличивается с увеличением давления газа, хотя при определенных высоких давлениях существуют определенные исключения, такие как молекулы азота (N₂).

— Закон Генри не применим, когда существует химическая реакция между веществом, действующим как растворенное вещество, и веществом, действующим как растворитель; Так обстоит дело с электролитами, такими как соляная кислота (HCl).

Видео:Растворимость кислорода и двуокиси углеродаСкачать

Закон Генри в химии: формула, таблица константы для газов, формулировка закона

Содержание:

На границе раздела газа и жидкости образуется «поверхностный слой». Закон Генри рассматривает то, как двигаются молекулы жидкости и газа. Он основан на растворимости газов.

Видео:Различия в молекулярном строении газов, жидкостей и твердых тел | Физика 7 класс #8 | ИнфоурокСкачать

Парциальное давление

Общее давление равно 1 атм, или 760 мм.рт.ст., но в законе Генри используется парциальное давление. Например, в системе находится 10 молекул (5 молекул одного газа и 5 молекул другого газа). Чтобы найти парциальное давление, необходимо учитывать только 50 % от общего числа молекул. Т. о. парциальное давление равно 380 мм.рт.ст, т. к. учитывается только 50 % молекул.

Если в системе находится 8 молекул одного газа и 2 молекулы другого газа, то парциальное давление изменится. Для 8 молекул (80 % от общего числа молекул) парциальное давление составляет 680 мм.рт.ст. Т. о., если увеличивается число молекул, значит, увеличивается и парциальное давление.

Видео:Растворение. Растворимость веществ в воде | Химия 8 класс #39 | ИнфоурокСкачать

Коэффициент пропорциональности, или константа Генри

Молекулы газа постоянно движутся, поэтому могут попадать в жидкость. Молекула, которая переместилась в жидкость, может также вернуться в газовую фазу. Множество молекул стремится перейти в газовую среду, т. к. в жидкости становится тесно. Это явление называется коэффициентом пропорциональности КН.

Коэффициент пропорциональности учитывает три фактора:

Коэффициент пропорциональности – это табличное значение. Он зависит от природы газа, растворителя и температуры. Константы Генри для газов представлены в таблице.

Видео:Парциальное давление, пример | Газы.Молекулярно-кинетическая теория | ХимияСкачать

Закон Генри

Парциальное давление р указывает на вероятность попадания молекулы в жидкость, а коэффициент пропорциональности КН – на вероятность выхода молекулы. При наблюдении поверхностного слоя можно оценить количество поступивших в жидкость частиц и количество вышедших частиц. Также можно отметить количество молекул на поверхностном слое, т. е. концентрацию. Концентрацию можно найти с помощью закона Генри, формула которого:

С = К_Н * р, где

• С – концентрация,
• К_Н – коэффициент пропорциональности, или коэффициент Генри,
• р – парциальное давление.

Закон Генри звучит следующим образом: «при постоянной температуре растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна его давлению над жидкостью».

Видео:Физика. МКТ: Смеси газов. Закон Дальтона. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»Скачать

Значение закона Генри

Закон Генри объясняет причины кесонной болезни. Также он обосновывает применение барокамеры. Барокамера применяется для лечения язв, ожогов, обморожений, последствий синдрома длительного сдавления.

🎬 Видео

Газовые законыСкачать

Закон БернуллиСкачать

Опыты по физике. Сжимаемость газов и жидкостейСкачать

Твёрдый раствор. Закон РауляСкачать

Растворы. 8 класс.Скачать

Физиология дыхание. Газообмен в лёгких. Альвеолярно - капиллярное мембрана.Скачать

Урок 156. Уравнение состояния идеального газа. Квазистатические процессыСкачать

Насыщенные и ненасыщенные растворы. Растворимость твердых веществ и газов | ХимияСкачать