Định luật Henry - Tài liệu tổng hợp

Pháp luật của Henry
Từ Wikipedia, bách khoa toàn thư miễn phí
Trong vật lý , pháp luật của Henry là một trong những luật khí xây dựng bởi Wiliam Henry trong năm 1803. Nó nói:
"Tại một nhiệt độ ổn định, lượng khí được hòa tan trong một loại nhất định và lượng chất lỏng là tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của khí trong trạng thái cân bằng với chất lỏng. "
Một cách tương đương nêu rõ pháp luật là các khả năng hòa tan của một chất khí trong một chất lỏng là tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của khí trên chất lỏng.
Một ví dụ hàng ngày của pháp luật của Henry được đưa ra bởi ga nước giải khát . Trước khi chai hoặc lon nước uống có ga được mở ra, khí trên thức uống gần như nguyên chất
carbon dioxide ở áp suất cao hơn một chút so với áp suất khí quyển . Thức uống chính nó chứa hòa tan carbon dioxide. K
hi chai hoặc có thể được mở ra, một số các khí này thoát
ra, cho tiếng rít đặc trưng (hoặc "pop" trong trường hợp của một rượu vang chai). Vì áp suất riêng phần của khí carbon dioxide trên chất lỏng tại là thấp, một số lượng khí carbon
dioxide hòa tan ra khỏi giải pháp như bong bóng. Nếu một ly đồ uống còn lại trong mở, nồng độ carbon dioxide trong dung dịch sẽ đi vào trạng thái cân bằng với lượng khí cacbonic
trong không khí, và thức uống sẽ đi "phẳng".
Một ví dụ hơi kỳ lạ hơn của pháp luật của Henry là trong giải nén và giải nén bệnh tật của các thợ lặn dưới nước .
The drink itself contains dissolved carbon dioxide. Nội dung
Đóng góp bản dịch hay hơn
1 công thức và liên tục, pháp luật của Henry
1.1 Các hình thức khác của pháp luật của Henry
1.2 Nhiệt độ phụ thuộc của hằng số Henry 2 Ảnh hưởng của điện 3 Trong địa vật lý
4 So sánh với pháp luật Raoult của
5 tiềm năng hóa học tiêu chuẩn 6 Xem thêm 7 Tài liệu tham khảo 8 Liên kết ngoài
Công thức và liên tục, pháp luật của Henry
Pháp luật của Henry có thể được đưa vào thuật ngữ toán học (ở nhiệt độ không đổi) như
nơi p là áp suất riêng phần của chất tan trong khí trên các giải pháp, c là nồng độ của chất tan và k H là một hằng số với kích thước của áp lực chia cho tập trung. Hằng số, được gọi
là liên tục, pháp luật của Henry, phụ thuộc vào các chất hòa tan, dung môi và nhiệt độ.
Một số giá trị cho k H cho khí hoà tan trong nước tại 298 K bao gồm:
oxy (O 2 ): 769,2 L · atm / mol
carbon dioxide (CO 2 ): 29.41 L · atm / mol
hydro (H 2 ): 1282,1 L · atm / mol
Có nhiều hình thức khác nhau của Luật Henry trong đó xác định các hằng số k H khác nhau và yêu cầu đơn vị chiều khác nhau. [ 1 ] Trong đó, "tập trung" của chất tan trong dung
dịch cũng có thể được thể hiện như một phần nốt ruồi hoặc như một phân tử gam . [ 2 ]
Các hình thức khác của pháp luật của Henry
Các hình thức khác của pháp luật của Henry sẽ được thảo luận trong các tài liệu kỹ thuật. [ 1 ] [ 3 ] [ 4 ]
Bảng 1: Một số hình thức của pháp luật và các hằng số (khí trong nước tại 298,15 K) của Henry [ 4 ] phương trình: đơn vị: thứ nguyên O 2 769,23 1.3 × 10 -3 4,259 × 10 4 3,181 × 10 -2 H 2 1282,05 7,8 × 10 -4 7.099 × 10 4 1,907 × 10 -2 CO 2 29.41 3.4 × 10 -2 0.163 × 10 4 0,8317 N 2 1639,34 6.1 × 10 -4 9,077 × 10 4 1.492 × 10 -2 Ông 2702,7 3.7 × 10 -4 14.97 × 10 4 9,051 × 10 -3 Ne 2222,22 4,5 × 10 -4 12.30 × 10 4 1,101 × 10 -2 Ar 714,28 1.4 × 10 -3 3.955 × 10 4 3,425 × 10 -2 CO 1052,63 9,5 × 10 -4 5,828 × 10 4 2,324 × 10 -2 Trong đó:
c aq = tập trung (hoặc phân tử gam ) của khí trong dung dịch (trong mol / L)
c khí = Nồng độ khí trên các giải pháp (trong mol / L)
p = một phần áp lực của khí trên các giải pháp (trong atm )
x = mol khí trong dung dịch (không thứ nguyên)
Như có thể được nhìn thấy bằng cách so sánh các phương trình trong bảng trên, pháp luật của Henry liên tục k H, máy tính chỉ đơn giản là nghịch đảo của hằng số k H, cp . Vì tất cả
các k H có thể được gọi là hằng số luật Henry, độc giả của các tài liệu kỹ thuật phải rất cẩn trọng cần lưu ý phiên bản của phương trình đang được sử dụng. [ 1 ]
Nó cũng cần lưu ý, pháp luật của Henry là một đạo luật hạn chế chỉ áp dụng cho các giải pháp "đủ pha loãng. Phạm vi của các nồng độ mà nó được áp dụng trở nên hẹp hơn các hệ
thống phân kỳ từ hành vi lý tưởng. Khoảng nói, đó là hóa học hơn 'khác' chất tan là từ các dung môi. Thông thường, pháp luật của Henry là chỉ áp dụng đối với khí chất tan phân số
nốt ruồi nhỏ hơn 0.03. [ 5 ]
Nó cũng chỉ đơn giản là áp dụng cho các giải pháp mà các dung môi không phản ứng hóa học với các chất khí bị giải thể. Một ví dụ phổ biến của một chất khí mà không phản ứng
với dung môi là carbon dioxide , hình thành axit cacbonic (H 2 CO 3 ) ở một mức độ nhất định với nước.
Phụ thuộc nhiệt độ của các hằng số Henry
Khi nhiệt độ của một thay đổi hệ thống, liên tục Henry cũng sẽ thay đổi. [ 1 ] Đây là lý do tại sao một số người thích đặt tên là Henry hệ số. Nhiều phương trình đánh giá tác động của
nhiệt độ không đổi. Các hình thức của t Hoff phương trình 'van là những ví dụ: [ 4 ] đâu
k H cho một nhiệt độ nhất định là không đổi của Henry (theo quy định trong phần đầu tiên của bài viết này). Lưu ý rằng các dấu hiệu của C phụ thuộc vào việc k H, máy tính
hoặc k H, cp được sử dụng.
T là bất kỳ nhiệt độ nào đó, trong K
T o đề cập đến nhiệt độ tiêu chuẩn (298 K).
Phương trình này chỉ là một xấp xỉ, và chỉ nên dùng khi không tốt hơn, công thức thực nghiệm có nguồn gốc được biết đến với một loại khí nhất định.
Bảng dưới đây liệt kê một số giá trị cho hằng số C (trong độ Kelvin) trong phương trình trên:
Bảng 2: Giá trị của C (K)
Xăng O 2 H 2 CO 2 N 2 Ông Ne Ar CO C
1700 500 2400 1300 230 490 1300 1300
Bởi vì độ hòa tan của khí vĩnh viễn thường giảm theo nhiệt độ gia tăng ở mức nhiệt độ phòng, áp lực nồng độ khí cho một phần có trong chất lỏng phải tăng. Trong khi nước nóng
(ướt đẫm nitơ) 25-95 ° C, độ hòa tan sẽ giảm xuống còn khoảng 43% giá trị ban đầu của nó. Điều này có thể được xác nhận khi đun nước trong một nồi; bong bóng nhỏ phát triển
và tăng lên rất lâu trước khi nước đạt đến nhiệt độ sôi. Tương tự như vậy, lượng khí carbon dioxide từ một ga uống thoát nhanh hơn nhiều khi uống được làm mát bằng không bởi vì
áp lực một phần cần thiết của CO 2 để đạt được tăng khả năng hòa tan trong cùng một nhiệt độ cao hơn. Áp suất riêng phần của CO 2 trong pha khí trong trạng thái cân bằng với
nước biển tăng gấp đôi với mỗi 16 ° K tăng nhiệt độ. [ 6 ]
Hằng số C có thể được coi là: đâu
Δ solv H là enthalpy của giải pháp
R là hằng số khí .
Độ tan của chất khí không phải luôn luôn giảm khi nhiệt độ tăng. Đối với dung dịch nước, liên tục, pháp luật của Henry thường đi qua tối đa (ví dụ, độ hòa tan đi qua mức tối thiểu).
Đối với hầu hết các loại khí thường xuyên, tối thiểu là dưới 120 độ C. Thường, nhỏ hơn các phân tử khí (và thấp hơn các khí hòa tan trong nước), nhiệt độ thấp hơn mức tối đa của
pháp luật của Henry liên tục. Như vậy, tối đa là khoảng 30 ° C trong heli, 92-93 ° C trong argon, nitơ và ôxy, và 114 ° C trong xenon. [ 7 ] Ảnh hưởng của điện
Ảnh hưởng của điện trên độ tan của khí thỉnh thoảng được dùng bởi Sechenov (thường được viết Setchenov) phương trình mà giải thích cho sự " muối ra "(nghĩa là giảm độ hòa tan)
hoặc" muối trong "(nghĩa là tăng khả năng hòa tan ) có hiệu lực (xem các bài viết về hệ số hoạt động ). Phương trình Sechenov có thể được viết như sau: [ 8 ] Trong đó:
* Z 1 là độ tan của khí 1 trong dung môi tinh khiết
z 1 là độ tan của khí 1 trong một dung dịch điện
y thể hiện các thành phần muối Trong địa vật lý
Trong địa vật lý , một phiên bản của pháp luật Henry áp dụng cho độ tan của một khí trơ trong tiếp xúc với silicat nóng chảy. Một phương trình được sử dụng là Trong đó:
C = các số nồng độ của khí tan trong sự tan chảy và giai đoạn khí
β = 1 / k B T , một thang nhiệt độ ngược: k B = các hằng số Boltzmann
μ E = thừa tiềm năng hóa học của khí tan trong hai giai đoạn.
So sánh với pháp luật Raoult của
Đối với một dung dịch loãng, nồng độ của các chất tan là tỷ lệ thuận với nó mol x , và pháp luật của Henry có thể được viết như sau:
Điều này có thể được so sánh với pháp luật Raoult của :
nơi p * là áp suất hơi của các thành phần tinh khiết.
Ngay từ cái nhìn đầu tiên, pháp luật Raoult của dường như là một trường hợp đặc biệt của pháp luật của Henry mà k H = p *. Điều này đúng cho các cặp chất liên quan chặt chẽ,
chẳng hạn như benzen và toluen , mà tuân theo pháp luật Raoult của toàn bộ dải thành phần: hỗn hợp đó được gọi là "hỗn hợp lý tưởng".
Trường hợp tổng quát là cả hai luật này là luật giới hạn , và họ áp dụng ở hai đầu của phạm vi thành phần. Áp suất hơi của các thành phần vượt quá lớn, chẳng hạn như các dung môi
cho một dung dịch loãng, tỷ lệ với phần mol của nó, và tỷ lệ không đổi là áp suất hơi của chất tinh khiết (luật Raoult của). Áp suất hơi của chất tan cũng là tỷ lệ thuận với mol của chất
tan, nhưng tỷ lệ không đổi là khác nhau và phải được xác định bằng thực nghiệm (pháp luật của Henry). Trong thuật ngữ toán học: Pháp luật Raoult của: Pháp luật của Henry:
Pháp luật Raoult cũng có thể được liên quan đến chất tan không khí.
Tiêu chuẩn hóa học tiềm năng
Pháp luật của Henry đã được chứng minh để áp dụng cho một loạt các chất hòa tan trong giới hạn của "pha loãng vô hạn" ( x → 0), bao gồm các chất không bay hơi như sucrose
hoặc thậm chí natri clorua . Trong những trường hợp này, nó là cần thiết để nhà nước pháp luật về tiềm năng hóa học . Đối với một chất tan trong một dung dịch loãng lý tưởng, khả
năng hóa học phụ thuộc vào nồng độ: , Nơi
cho một chất tan dễ bay hơi; c o = 1 mol / L.
Các giải pháp không lý tưởng, hệ số hoạt động γ c phụ thuộc vào nồng độ và phải được xác định với nồng độ quan tâm. Hệ số hoạt động cũng có thể được lấy chất tan không bay
hơi, trong đó áp suất hơi của chất tinh khiết là không đáng kể, bằng cách sử dụng các mối quan hệ Gibbs-Duhem :
Bằng cách đo sự thay đổi áp suất hơi (và do đó tiềm năng hóa học) của dung môi, khả năng hóa học của các chất tan có thể được rút ra.
Các trạng thái tiêu chuẩn cho một giải pháp pha loãng cũng được xác định về hành vi vô hạn pha loãng. Mặc dù nồng độ tiêu chuẩn c o được lấy được 1 mol / l theo quy ước, các
trạng thái tiêu chuẩn là một giải pháp giả định 1 mol / l trong đó chất tan có hạn chế tính vô hạn pha loãng của nó. Điều này có tác dụng là tất cả các hành vi phi lý tưởng được mô tả
bởi hệ số hoạt động: hệ số hoạt động tại 1 mol / l không nhất thiết phải thống nhất (và thường xuyên là hoàn toàn khác với sự thống nhất).
Tất cả các mối quan hệ trên cũng có thể được thể hiện trong điều khoản của molalities b hơn là nồng độ, ví dụ như: , Nơi
cho một chất tan dễ bay hơi; b o = 1 mol / kg.
Hóa chất tiêu chuẩn tiềm năng μ o
m , hệ số hoạt động γ m và pháp luật của Henry liên tục k H, b đều có giá trị số khác nhau khi molalities được sử dụng thay cho nồng độ. Xem thêm
Bunsen hệ số khả năng hòa tan Pháp luật của Dalton Áp suất riêng phần Pervaporation Pháp luật Sieverts ' Henry liên tục hấp phụ Tài liệu tham khảo
1. ^ một b c d Francis L. Smith và Al an H. Harvey (tháng 9 năm 2007). " Tránh những cạm bẫy thường gặp khi dùng Luật Henry
(http://www.chemengr.ucsb.edu/~ceweb/courses/che128/pdf/090733%20Avoid%20Common%20Pitfal s.pdf) ". CEP (Hoá học Tiến) . ISSN 0360-7275
(//www.worldcat.org/issn/0360-7275) .
2. ^ FF Lee (2007). Phân tích toàn diện, quyết tâm không đổi pháp luật của Henry, và suy thoái quang của biphenyl đã polyclo hóa (PCBs) và / hoặc các chất ô nhiễm hữu cơ bền khác
(POPs) (http://books.google.com/books?id=EHYYy_MDXE0C&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false) Tiến sĩ luận văn, Đại học bang New York ở Albany, trang 199-201.
3. ^ North Carolina State University CH 431/Lecture 14 (http://wikis.lib.ncsu.edu/index.php/CH_431/Lecture_14#Henry.27s_law)
4. ^ một b c Một danh sách đầy đủ của các hằng số luật Henry, và một công cụ chuyển đổi (http://www.henrys-law.org)
5. ^ Prausnitz và cộng sự (1999). Nhiệt động lực học phân tử của chất lỏng giai đoạn cân bằng (http://books.google.com/books?
id=VSwc1XUmYpcC&printsec=frontcover&dq=intitle:Molecular+intitle:Thermodynamics+intitle:of+intitle:Fluid+intitle:Phase+intitle:Equilibria&source=bl&ots=uYqPECCSfR&sig
=R0tEs04XFLVTLMeyOA4RhmpH-84&hl=en&sa=X&ei=n51gULSFKojc2gXJiICoDA&ved=0CC8Q6AEwAA#v=onepage&q&f=false) (Lần 3.). Prentice Hal . p. 586. ISBN 0-13- 977745-8 .
6. ^ Takahashi, Taro, Sutherland, Stewart C.; Sweeney, Colm, Poisson, Alain; Metzl, Nicolas; Tilbrook, Bronte, Bates, Nicolas; Wanninkhof, Rik và cộng sự. (2002). "Toàn cầu không khí
biển CO2 thông dựa trên khí hậu bề mặt đại dương pCO2, và tác dụng sinh học và nhiệt độ theo mùa". Deep Sea Research Phần II: Nghiên cứu chuyên đề về Hải dương học 49 (9-10):.
1601-1622 đổi : 10.1016/S0967-0645 (02) 00.003-6 (http://dx.doi.org/10.1016%2FS0967-0645%2802%2900003-6) . | displayauthors = đề nghị ( giúp đỡ )
7. ^ Editor:. P. Cohen (1989) Sổ tay ASEM về Công nghệ nước cho hệ thống nhiệt điện (http://books.google.com/books?
id=gqr8AAAACAAJ&dq=intitle:The+intitle:ASME+intitle:handbook+intitle:on+intitle:Water+intitle:Technology+intitle:for+intitle:Thermal+intitle:Power+intitle:Systems&source=bl
&ots=4hLppJxbrT&sig=uR6uaS1EIQIRXiX-UUJKQDQ3Nms&hl=en&sa=X&ei=GrVgULHIH6jYywGr3oHwCw&ved=0CC8Q6AEwAA) . Hiệp hội các kỹ sư cơ khí. p. 442. ISBN 978-0-7918-0634-0 .
8. ^ Editor:. Trevor M. Letcher (2007) Sự phát triển và ứng dụng trong hòa tan (http://books.google.ca/books?id=0VMd-
M2KbuYC&pg=PA71&lpg=PA71&dq=Sechenov+equation&source=bl&ots=jdaw-
sEMmZ&sig=JVGs3e8_1tnq3ay0ns6Be038XyE&hl=en&sa=X&ei=7oNeT7T7FqHw0gHry6i_Bw&redir_esc=y#v=onepage&q=Sechenov%20equation&f=false) (1st ed.). Hoàng gia
Hội Hóa học. p. 71. ISBN 978-0854043729 . Liên kết ngoài
Ethanol hòa tan trong EPDM (http://www.composite-agency.com/messages/3724.html) , Độ tan của hóa chất trong polyme sử dụng pháp luật của Henry
Battino, Rubin; Clever, H. Lawrence (1966). "Sự hòa tan của khí trong chất lỏng". Nhận xét ​
Hóa học 66 (4): 395-463. đổi : 10.1021/cr60242a003
(http://dx.doi.org/10.1021%2Fcr60242a003) .
Tính pháp luật khí của Henry (http://www.webqc.org/henry_gas_law.html)
Thông minh, H. Lawrence (1983). "Setchenov tham số muối có hiệu lực". Tạp chí Hóa học & Kỹ thuật dữ liệu 28 (3): 340-343. đổi : 10.1021/je00033a018
(http://dx.doi.org/10.1021%2Fje00033a018) .
Borgstedt, Hans Ulrich (2001). "IUPAC-NIST tan Data Series. 75. phi kim trong kim loại kiềm lỏng" (http://www.nist.gov/data/PDFfiles/jpcrd606.pdf) . Tạp chí Vật lý và
Hóa học tham khảo dữ liệu 30 (4):. 835-1158 đổi : 10.1063/1.1391426 (http://dx.doi.org/10.1063%2F1.1391426) .
Lấy từ " http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Henry% 27s_law & oldid = 571.088.756 "
Loại :Hóa học vật lý Hóa học cân bằng Kỹ thuật hóa học Luật khí Vật lý lặn dưới nước
Trang này được sửa đổi lần cuối vào ngày 01 tháng 9 năm 2013 lúc 15:21.
Văn bản được phát hành theo Giấy phép Creative Commons Ghi công-Chia sẻ tương tự, Điều khoản bổ sung có thể được áp dụng. Bằng cách sử dụng trang web này, bạn
đồng ý với Điều khoản sử dụng và Chính sách bảo mật.
Wikipedia ® là thương hiệu đã đăng ký của Wikimedia Foundation, Inc , một tổ chức phi lợi nhuận.