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 parsiële 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]

Die rooi lyn gee Henry se wet, die blou ene die dampdruk wat afwyk van die regte lyne van Raoult se wet (in groen)

Definisies

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

 

Waar:

  •   = 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)
  •   = konsentrasie van die spesie A in die oplossing. Die eenhede hang af van die eenhede van  . Gewoonlik is die eenhede in molariteit of mol/liter.
  •   = Dampdruk van spesie A in die gasmengsel bokant die wateroppervlak. Die eenhede van die dampdruk hang af van die eenhede van  .

Gewoonlik word vir die konsentrasie die molariteit in [mol/L] geneem en die druk uitgedruk in [atm], maar baie andere kombinasies is moontlik. Die konsentrasie kan ook in molariteit [mol/kg] of molêre fraksie [dimensiloos] en die druk in bar, Pascal of torr uitgedruk word.

Dalton se wet bepaal dat:

 

Waar:

  •   = Dampdruk van spesie A in die gasmengsel bokant die wateroppervlak.
  •   = Molfraksie van spesie A in die gasmengsel.
  •   = Druk van die gasmengsel bokant die wateroppervlak.

Dus is:

 

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.

 

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

 

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

Afhanklikheid van die temperatuur

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

 

waarin ΔoplH die oplossingsentalpie voorstel.

In geïntegreerde vorm is hierdie uitdrukking:

 

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.

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

  • Waterstof (H2)
  • Koolstofdioksied (CO2)
  • Swaeldioksied (SO2)

Water (H2O) is 'n polêre molekule, dus sal polêre molekules die beste daarin oplos.

H2 is nie polêr nie en daarom is die oplosbaarheid laag.CO2 is polêr, maar nie so sterk polêr soos SO2 nie. Daarom sal SO2 die beste in water oplos.

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

  • kH, H2 = 0.00078 mol/(atm.L)
  • kH, CO2 = 0.0345 mol/(atm.L)
  • kH, SO2 = 1.2 mol/(atm.L)

Toepassings

Suurstof in water

 
Suurstofkonsentrasie in water Henry konstantes 1.27 [mmol/atmL] en 1650 K

Henry se wet beskryf die suurstofgehalte in riviere en oseane. Die konstante se waarde vir suurstof (25 °C) is ongeveer   en vir die temperatuurafhanklikheid ongeveer  .

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

 

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

 
 

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.[2] 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 hoër 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.

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 hoër 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.[3]

Literatuur

Die volgende Henry-konstantes is geneem van Rolf Sander:[4]

Stof  (by 25 °C of 298.15 K) 
H20.00078500
O20.001271700
CO20.03452400
CO0.0009091300
CH40.001341800
C2H60.00192350
C3H80.001452700
C4H100.00113100
C6H140.00077500
C7H160.0019-3550
Ar0.001411300
N20.0006251300
H2O292000
NH355
HNO249
Cl20.082
SO21.2
He0.000375230
CH3OH220

Verwysings

  1. Peter Atkins, Julio de Paula Physical Chemistry 10th ed., 2014, ISBN 978-1-4292-9019-7, bls 188
  2. "Ruth Francis-Floyd Dissolved Oxygen for Fish Production, U. Florida" (in Engels).
  3. André Coetzee Beginsels van narkose vir die voorgraadse student, 2012, ISBN 978-1920338-27-5
  4. "Rolf Sander Compilation of Henry's Law Constants for Inorganic and Organic Species of Potential Importance in Environmental Chemistry, 1999" (PDF) (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike (PDF) op 24 Januarie 2016. Besoek op 17 Januarie 2016.

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 parsiële 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.