- Equació de la llei d'Henry
- desviació
- Solubilitat d'un gas en el líquid
- insaturat
- saturat
- sobresaturat
- aplicacions
- exemples
- referències
La llei d'Henry estableix que a una temperatura constant, la quantitat de gas dissolt en un líquid és directament proporcional a la seva pressió parcial sobre la superfície de el líquid.
Va ser postulada en l'any 1803 pel físic i químic anglès William Henry. La seva llei també pot ser interpretada d'aquesta manera: si s'incrementa la pressió sobre el líquid, més gran serà la quantitat de gas dissolt en ell.
Aquí el gas es considera com el solut de la dissolució. A diferència de l'solut sòlid, la temperatura té un efecte negatiu en la seva solubilitat. Així, a mesura que s'incrementa la temperatura, el gas tendeix a escapar d'el líquid amb major facilitat cap a la superfície.
Això es deu al fet que l'increment de la temperatura aporta energia a les molècules gasoses, les quals xoquen entre elles per formar bombolles (imatge superior). Després, aquestes bombolles superen la pressió externa i escapen de el si de el líquid.
Si la pressió externa és molt elevada, i el líquid es manté fred, les bombolles es solubilizarán i només unes poques molècules gasoses "rondaran" per la superfície.
Equació de la llei d'Henry
Es pot expressar mitjançant la següent equació:
P = K H ∙ C
On P és la pressió parcial de el gas dissolt; C és la concentració de gas; i K H és la constant de Henry.
Cal entendre que la pressió parcial d'un gas és aquella que exerceix individualment una espècie de la resta de la a barreja gasosa total. I la pressió total no és més que la suma de totes les pressions parcials (Llei de Dalton):
P Total = P 1 + P 2 + P 3 +… + P n
El nombre d'espècies gasoses que conformen la barreja ve representat per n. Per exemple, si sobre la superfície d'un líquid hi ha vapor d'aigua i CO 2, n és igual a 2.
desviació
Per als gasos poc solubles en líquids, la dissolució s'aproxima a ideal complint amb la llei d'Henry per al solut.
No obstant això, quan la pressió és elevada, es produeix una desviació respecte a Henry, a causa de que la dissolució deixa de comportar-se com diluïda ideal.
Què vol dir? Que les interaccions solut-solut i solut-solvent comencen a tenir efectes propis. Quan la dissolució està molt diluïda, les molècules de gas es troben "exclusivament" envoltades de solvent, menyspreant-les possibles trobades entre elles mateixes.
Per això, quan la solució deixa de ser diluïda ideal, s'observa la pèrdua de l'comportament lineal en la gràfica P i vs X i.
En conclusió a aquest aspecte: la llei d'Henry determina la pressió de vapor d'un solut en una dissolució diluïda ideal. Mentre que per al dissolvent, s'aplica la llei de Raoult:
P A = X A ∙ P A *
Solubilitat d'un gas en el líquid
Quan un gas està ben dissolt en un líquid, com el sucre en l'aigua, aquest no pot distingir-se de l'entorn, formant així una solució homogènia. En altres paraules: no s'observen bombolles en el líquid (o cristalls de sucre).
No obstant això, l'eficient solvatació de les molècules gasoses depèn d'algunes variables com: la temperatura de el líquid, la pressió que incideix sobre ell, i la naturalesa química d'aquestes molècules comparades a les de el líquid.
Si la pressió externa és molt alta, augmenten les probabilitats que el gas penetri la superfície de el líquid. I d'altra banda, a les molècules gasoses dissoltes se'ls fa més difícil vèncer la pressió incident per aconseguir escapar a l'exterior.
Si el sistema líquid-gas es troba sota agitació (com passa en el mar i en les bombes d'aire dins de la peixera), s'afavoreix l'absorció de gas.
I, com afecta la naturalesa de l'solvent l'absorció d'un gas? Si aquest és polar, com l'aigua, mostrarà afinitat pels soluts polars, és a dir, per aquells gasos que posseeixin un moment dipolar permanent. Mentre que si és apolar, com els hidrocarburs o els greixos, preferirà les molècules gasoses apolars
Per exemple, l'amoníac (NH 3) és un gas molt soluble en aigua a causa de les interaccions per ponts d'hidrogen. Mentre que que l'hidrogen (H 2), la petita molècula és apolar, interacciona feblement amb l'aigua.
Així mateix, segons en quin estat estigui el procés d'absorció de gas en el líquid, es poden establir els següents estats en ells:
insaturat
El líquid està insaturat quan és capaç de dissoldre més gas. Això es deu al fet que la pressió externa és més gran que la pressió interna de el líquid.
saturat
El líquid estableix un equilibri en la solubilitat de el gas, el que significa que el gas s'escapa a la mateixa velocitat amb que penetra en el líquid.
També es pot veure de la següent forma: si escapen tres molècules gasoses a l'aire, tres tornaran a el líquid a el mateix temps.
sobresaturat
El líquid està sobresaturat de gas quan la seva pressió interna és superior a la pressió externa. I, davant d'un mínim canvi en el sistema, alliberarà l'excés de gas dissolt fins restaurar l'equilibri.
aplicacions
- La llei d'Henry es pot aplicar per fer els càlculs d'absorció dels gasos inerts (nitrogen, heli, argó, etc.) en els diferents teixits de el cos humà, i que juntament amb la teoria de Haldane són la base de les taules de descompressió.
- Una aplicació important és la saturació de gas a la sang. Quan la sang està insaturat el gas es dissol en ella, fins que es satura i deixa de dissoldre més. Quan això passa, el gas dissolt en la sang passa a l'aire.
- La gasificació dels refrescos és un exemple de llei d'Henry aplicada. Els refrescs posseeixen CO 2 dissolts sota altes pressions, mantenint així cada un dels components combinats que el conformen; ia més, conserva el sabor característic per molt més temps.
Quan l'ampolla de refresc es destapa, la pressió sobre de el líquid disminueix, alliberant-la pressió a l'acte.
A causa de que ara la pressió sobre el líquid és menor, la solubilitat de l'CO 2 descendeix i escapa a l'ambient (pot notar-se en l'ascens de les bombolles des del fons).
- A mesura que un bus descendeix a majors profunditats, el nitrogen inhalat no pot escapar a causa de que la pressió externa es ho impedeix, dissolent-se en la sang de l'individu.
Quan el bus puja ràpidament a la superfície, on la pressió externa torna a ser menor, el nitrogen comença a bombollejar a la sang.
Això ocasiona el que es coneix com malestar de descompressió. És per aquesta raó que se'ls exigeix als bussos ascendir lentament, perquè el nitrogen escapament amb més lentitud de la sang.
- Estudi dels efectes de la disminució de l'oxigen molecular (O 2) dissolt en la sang i teixits dels escaladors de muntanyes o practicants d'activitats que involucren la permanència perllongada en grans altituds, així com en els habitants de llocs bastant elevats.
- Recerca i millora dels mètodes utilitzats per evitar desastres naturals que poden ser ocasionats per la presència de gasos dissolts en enormes masses d'aigua que poden ser alliberats de manera violenta.
exemples
La llei d'Henry s'aplica únicament quan les molècules es troben en equilibri. A continuació es presenten alguns exemples:
- En la dissolució d'oxigen (O 2) en el fluid sanguini aquesta molècula es considera poc soluble en aigua, encara que la seva solubilitat augmenta bastant pel gran contingut d'hemoglobina en aquesta. Així, cada molècula d'hemoglobina pot enllaçar-se a quatre molècules d'oxigen que es desprenen en els teixits per emprar-se en el metabolisme.
- L'any 1986 es va registrar un núvol espès de diòxid de carboni que va ser sobtadament expulsada de l'llac Nyos (situat al Camerun) asfixiant aproximadament a 1700 persones i una gran quantitat d'animals, la qual cosa es va explicar mitjançant aquesta llei.
- La solubilitat que manifesta un gas determinat en una espècie líquida sol incrementar-se a mesura que creix la pressió d'aquest gas, tot i que a pressions elevades es presenten certes excepcions, com les molècules de nitrogen (N 2).
- La llei d'Henry no és aplicable quan es dóna una reacció química entre la substància que actua com a solut i la que actua com a solvent; tal és el cas dels electròlits, com l'àcid clorhídric (HCl).
referències
- Crockford, HD, Knight Samuel B. (1974). Fonaments de fisicoquímica. (6ta ed.). Editorial CECSA, Mèxic. P 111-119.
- The editors of Encyclopaedia Britannica. (2018). Henry 's law. Recuperat el 10 de maig de 2018, de: britannica.com
- Byju s. (2018). Què és el Henry 's law ?. Recuperat el 10 de maig de 2018, de: byjus.com
- Leisurepro & Aquaviews. (2018). Henry 's Law Recuperat el 10 de maig de 2018, de: leisurepro.com
- Annenberg Foundation. (2017). Section 7: Henry 's Law. Recuperat el 10 de maig de 2018, de: learner.org
- Mónica González. (25 d'abril de 2011). La llei d'Henry. Recuperat el 10 de maig de 2018, de: quimica.laguia2000.com
- Ian Myles. (24 de juliol de 2009). Diver.. Recuperat el 10 de maig de 2018, de: flickr.com