Henry Kanunu

Henry Kanunu (İngilizce kimyager sonra William Henry ) açıklar çözünürlüğünü bir sıvı içinde gaz.

Sıvı fazdaki parçacıkların konsantrasyonu (burada mavi olarak gösterilmiştir) kısmi basınca bağlıdır. Bir ...

Harici basıncın arttırılması (burada bir pistona bastırarak gösterilmiştir) gaz fazında daha yüksek bir kısmi basınca ve dolayısıyla daha yüksek bir konsantrasyona yol açar.

tanım

Henry Yasası, bir sıvının üzerindeki bir gazın kısmi basıncının sıvının içindeki gazın konsantrasyonu ile doğru orantılı olduğunu belirtir . Orantılılık, Henry sabiti ile ifade edilir. Kanun, Le Châtelier prensibiyle uyumludur, çünkü sistem , gazdaki partikül sayısını azaltarak (basıncı düşürerek ve böylece "kısıtlamadan" kaçınarak ) basınçtaki harici bir artışa tepki verecektir .

Henry yasası sabitini tanımlamanın birçok yolu vardır. Bunlar iki temel türe ayrılabilir: Bir olasılık, sıvı fazı payda ve gaz fazını paydaya koymaktır. Bu Henry çözünürlük sabitini verir . Çözünürlük ile değerleri artar. Alternatif olarak, pay ve payda değiştirilebilir, bu da Henry volatilite sabitiyle sonuçlanır . Uçuculukla birlikte değerleri artar, bu nedenle artan çözünürlükle azalır. Aşamaların bileşimini tanımlamanın birçok yolu olduğundan, iki temel türün birkaç çeşidi vardır, örn. B. Sıvı faz için mol konsantrasyonu ( sıvı için indeks l ile), molalite ( ) ve mol fraksiyonu ( ). Molar konsantrasyon ( ) ve kısmi basınç ( ) gaz fazı için kullanılabilir. Tam varyant, Henry sabiti sembolünde pay ve paydaya atıfta bulunan iki üst simge karakteri ile gösterilir. Örneğin, olarak tanımlanan Henry çözünürlük sabitini belirtir . ${\ displaystyle H}$${\ displaystyle K _ {\ rm {H}}}$${\ displaystyle c _ {\ rm {l}}}$${\ displaystyle b}$${\ displaystyle x}$${\ displaystyle c _ {\ rm {g}}}$${\ displaystyle p}$${\ displaystyle H ^ {cp}}$${\ displaystyle c / p}$

Henry Çözünürlük Sabitleri ${\ displaystyle H}$

Henry'nin çözünürlük sabiti ${\ displaystyle H ^ {cp}}$

Atmosfer kimyagerleri genellikle Henry'nin çözünürlük sabitini şu şekilde tanımlar:

${\ displaystyle H ^ {cp} = {\ frac {c _ {\ rm {l}}} {p}} \;}$.

Burada sıvı fazdaki bir maddenin konsantrasyonu ve denge koşulları altında gaz fazındaki kısmi basıncı. ${\ displaystyle c _ {\ rm {l}}}$${\ displaystyle p}$

SI birim için mol (m, ³ · ^{Pa) -1} . Bununla birlikte, genellikle M (1 M = 1 mol · dm ⁻³ ) ve atm (1 atm = 101325 Pa) cinsinden ifade edildiğinden , genellikle M · atm ^{−1 birimi} kullanılır . ${\ displaystyle H ^ {cp}}$${\ displaystyle c _ {\ rm {l}}}$${\ displaystyle p}$

Henry'nin boyutsuz çözünürlük sabiti ${\ displaystyle H ^ {cc}}$

Henry'nin çözünürlük sabiti, sıvı faz konsantrasyonu ile gaz fazı konsantrasyonu arasındaki boyutsuz oran olarak da tanımlanabilir : ${\ displaystyle c _ {\ rm {l}}}$${\ displaystyle c _ {\ rm {g}}}$

${\ displaystyle H ^ {cc} = {\ frac {c _ {\ rm {l}}} {c _ {\ rm {g}}}}.}$

İdeal bir gaz için dönüşüm şöyledir:

${\ displaystyle H ^ {cc} = H ^ {cp} \ cdot RT}$,

ile = gaz sabiti ve = sıcaklık. pratik olarak Ostwald katsayısı ile aynıdır ( Wilhelm Ostwald'dan sonra L sembolü , bazen de λ ). ${\ displaystyle R}$${\ displaystyle T}$${\ displaystyle H ^ {cc}}$

Henry'nin çözünürlük sabiti ${\ displaystyle H ^ {xp}}$

Başka bir Henry çözünürlük sabiti şudur:

${\ displaystyle H ^ {xp} = {\ frac {x} {p}}.}$

İşte sıvı fazdaki mol fraksiyonu. Seyreltik, sulu bir çözelti için, ve arasındaki dönüşüm : ${\ displaystyle x}$${\ displaystyle x}$${\ displaystyle c _ {\ rm {l}}}$

${\ displaystyle c _ {\ rm {l}} \ yaklaşık x {\ frac {\ varrho _ {H_ {2} O}} {M_ {H_ {2} O}}},}$

ile = su yoğunluğu ve = molar su kütlesi. Şöyledir: ${\ displaystyle \ varrho _ {H_ {2} O}}$${\ displaystyle M_ {H_ {2} O}}$

${\ displaystyle H ^ {xp} \ yaklaşık {\ frac {M_ {H_ {2} O}} {\ varrho _ {H_ {2} O}}} \ cdot H ^ {cp}.}$

İçin SI birimi Pa ^1'dir . Ancak, atm ⁻¹ sıklıkla kullanılır. ${\ displaystyle H ^ {xp}}$

Henry volatilite sabitleri ${\ displaystyle K _ {\ rm {H}}}$

Henry'nin volatilite sabiti ${\ displaystyle K _ {\ rm {H}} ^ {pc}}$

Henry uçuculuk sabiti genellikle kısmi basınç ve sıvı faz konsantrasyonunun bölümü olarak tanımlanır:

${\ displaystyle K _ {\ rm {H}} ^ {pc} = {\ frac {p} {c _ {\ rm {l}}}} \, = \, {\ frac {1} {H ^ { cp}}}.}$

İçin SI birimi Pa · m ³ · mol ^−1'dir . ${\ displaystyle K _ {\ rm {H}} ^ {pc}}$

Henry'nin volatilite sabiti ${\ displaystyle K _ {\ rm {H}} ^ {px}}$

Başka bir Henry volatilite sabiti:

${\ displaystyle K _ {\ rm {H}} ^ {px} = {\ frac {p} {x}} \, = \, {\ frac {1} {H ^ {xp}}}.}$

İçin SI birimi Pa'dır. Ancak, atm sıklıkla kullanılır. ${\ displaystyle K _ {\ rm {H}} ^ {px}}$

Henry'nin boyutsuz volatilite sabiti ${\ displaystyle K _ {\ rm {H}} ^ {cc}}$

Henry uçuculuk sabiti, bir maddenin gaz fazı konsantrasyonu ile sıvı faz konsantrasyonu arasındaki boyutsuz oran olarak da tanımlanabilir : ${\ displaystyle c _ {\ rm {g}}}$${\ displaystyle c _ {\ rm {l}}}$

${\ displaystyle K _ {\ rm {H}} ^ {cc} = {\ frac {c _ {\ rm {g}}} {c _ {\ rm {l}}}} \, = \, {\ frac {1} {H ^ {cc}}}.}$

İçinde çevre kimyası , bu sabit genellikle şu şekilde ifade edilir , hava-su bölünme katsayısı . ${\ displaystyle K_ {AW}}$

Henry'nin sabit değerleri

Henry'nin bazı seçilmiş sabitleri aşağıdaki tabloda gösterilmektedir. Henry'nin sabitlerinin büyük bir koleksiyonu burada mevcuttur:

Henry'nin sudaki bazı gazlar için sabitleri ${\ displaystyle T = 298 {,} 15 \, K}$

gaz	${\ displaystyle K _ {\ rm {H}} ^ {pc} = {\ frac {p} {c _ {\ mathrm {aq}}}}}$ içinde ${\ displaystyle {\ frac {\ mathrm {L} \ cdot \ mathrm {atm}} {\ mathrm {mol}}}}$	${\ displaystyle H ^ {cp} = {\ frac {c _ {\ mathrm {aq}}} {p}}}$ içinde ${\ displaystyle {\ frac {\ mathrm {mol}} {\ mathrm {L} \ cdot \ mathrm {atm}}}}$	${\ displaystyle K _ {\ rm {H}} ^ {px} = {\ frac {p} {x}}}$ içinde ${\ displaystyle \ mathrm {atm}}$	${\ displaystyle H ^ {cc} = {\ frac {c _ {\ mathrm {aq}}} {c _ {\ mathrm {gas}}}}}$
O 2	770	1.3e-3	4..3e4.	3.2e-2
H 2	1300	7'si.8e-4.	7'si.1e4.	1.9e-2
CO 2	29	3.4.e-2	1.6e3	8.3e-1
N 2	1600	6.1e-4.	9.1e4.	1.5e-2
Hey	2700	3.7'sie-4.	1.5e5	9.1e-3
Hayır	2200	4..5e-4.	1.2e5	1.1e-2
Ar	710	1.4.e-3	4..0e4.	3.4.e-2
CO	1100	9.5e-4.	5.8e4.	2.3e-2

Henry'nin organik maddeler sabitleri için bazı örnekler (H ₂ O'da çözünürlük ):

Alkilbenzenler ( butilbenzenler - benzen )	${\ displaystyle H ^ {cp}}$ = 0,1… 1 mol / L bar
Klorobenzenler ( heksaklorobenzen - monoklorobenzen )	${\ displaystyle H ^ {cp}}$ = 0,1… 2 mol / L bar
Ftalik asit esteri	${\ displaystyle H ^ {cp}}$ = 1000 ... 2000 mol / L bar
Polisiklik Aromatik Hidrokarbonlar (PAH)	${\ displaystyle H ^ {cp}}$ = 1… 5000 mol / L bar
alifatik hidrokarbonlar (C18-C5)	${\ displaystyle H ^ {cp}}$ = 0.0001 ... 0.1 mol / L bar
PCB	${\ displaystyle H ^ {cp} (T)}$ = 1 ... 100 mol / L bar

Kesin olarak, Henry'nin sabitleri yalnızca küçük kısmi basınçlar ve seyreltik çözeltiler için geçerlidir. Ek olarak, çözünmüş partikül, karbondioksitin suyla yaptığı gibi çözücü ile reaksiyona girmemelidir , aksi takdirde denge bozulur.

Henry sabitinin sıcaklık bağımlılığı

Henry sabiti sıcaklıktaki değişikliklerle sabit değildir, bu yüzden bazen Henry katsayısı olarak anılır. Bu bağımlılığı formüllerde ifade etmek için birkaç yaklaşım vardır, basit bir örnek:

${\ displaystyle H ^ {cp} = H ^ {cp, \ Theta} \ cdot \ exp \ sol (C \ cdot \ sol ({\ frac {1} {T}} - {\ frac {1} {T_ { \ Theta}}} \ sağ) \ sağ)}$

Endeks , standart sıcaklığı (298,15 K) ifade eder. C sabiti şu şekilde yorumlanabilir: ${\ displaystyle \ Theta}$

${\ displaystyle C = - {\ frac {\ Delta _ {\ mathrm {solv}} H} {R}} = {\ frac {d \ cdot \ ln \ sol (H ^ {cp} \ sağ)} {d (1 / T)}}}$

burada çözeltinin entalpi ve R, gaz sabitidir . ${\ displaystyle \ Delta _ {\ mathrm {solv}} H}$

Aşağıdaki tablo , yukarıdaki formül için bazı sabitler C ([ C ] = K) listeler :

Artan sıcaklıkla birlikte gazların sudaki çözünürlüğünün azaldığı görülebilir. Bu, su bir tencerede ısıtıldığında, küçük gaz kabarcıkları oluştuğunda ve sıvı kaynamadan çok önce yükseldiğinde gözlemlenebilir.

Dalışta uygulama

Nispeten basit olan Henry Yasası dalgıçlarda dekompresyon hastalığını açıklar. Ortam basıncı, 10 metre su derinliği başına yaklaşık 1 bar artar. Kısmi basınç arttıkça, başlangıçta daha fazla nitrojen kanda çözülür ve bu da onu çevreye taşır. Orada tercihen yüksek yağ içeriğine sahip bölmelere yayılır. Çok hızlı yükselirseniz veya muhtemelen gerekli dekompresyon kırılmaları olmadan yükselirseniz, nitrojenin geri difüzyonu (doku → kan → akciğerler → su) çok yavaştır ve bu nedenle kabarcıklar dışarı çıkar. Bu dokuda meydana gelirse , boğulmaların pulmoner dolaşımında (solunum problemleri) veya beyni veya omuriliği besleyen arterlerde kabarcıklar oluştuğunda (nörolojik semptomlar) kıvrımlardan (eklem ağrısı) söz edilir .

Ayrıca bakınız

• Raoult kanunu
• Ostwald katsayısı

İnternet linkleri

• Video: HENRY yasasına göre suyun oksijen içeriğinin hesaplanması . Jakob Günter Lauth (SciFox) 2013, Technical Information Library (TIB) tarafından sağlanmıştır , doi : 10.5446 / 15712 .

Bireysel kanıt

1. ^ William Henry : Farklı Sıcaklıklarda ve Farklı Basınçlarda Su Tarafından Emilen Gazların Miktarı Üzerine Deneyler. In: Philosophical Actions of the Royal Society of London , Cilt 93, Ocak 1, 1803, s. 29-274, doi: 10.1098 / rstl.1803.0004 , ( tam metin ).
2. ^ Rolf Sander: Çözücü olarak su için Henry yasası sabitlerinin (sürüm 4.0) derlenmesi . İçinde: Atmosferik Kimya ve Fizik , Cilt 15, 2015, sayfa 4399-4981, doi: 10.5194 / acp-15-4399-2015 .