WikiDer > Закон Генри - Википедия

В физическом химия, Закон Генри это газовое право который гласит, что количество растворенного газа в жидкости пропорционально ее частичное давление над жидкостью. Коэффициент пропорциональности называется постоянной закона Генри. Его сформулировал английский химик. Уильям Генри, изучавшие эту тему в начале 19 века. В своей публикации о количестве газов, поглощаемых водой,^[1] он описал результаты своих экспериментов:

… Вода забирает из газа, конденсированного в одной, двух или более дополнительных атмосферах, количество, которое при обычном сжатии было бы равно двойному, тройному и т. Д. объем, поглощаемый при общем давлении атмосферы.

Примером, где действует закон Генри, является зависящее от глубины растворение кислорода и азота в крови подводные ныряльщики что меняется во время декомпрессия, что приводит к декомпрессионная болезнь. Ежедневный пример дается своим опытом с газированный безалкогольные напитки, которые содержат растворенный диоксид углерода. Перед открытием газ над напитком в его емкости почти чистый. углекислый газ, при давлении выше атмосферное давление. После открытия бутылки этот газ улетучивается, в результате чего парциальное давление диоксида углерода над жидкостью становится намного ниже, что приводит к дегазации, когда растворенный диоксид углерода выходит из раствора.

Фон

Чарльз Коулстон Гиллиспи утверждает, что Джон Далтон "предположил, что отделение частиц газа друг от друга в пар фаза имеет отношение небольшого целого числа к их межатомному расстоянию в растворе. Как следствие, следует закон Генри, если это соотношение является постоянным для каждого газа при данной температуре ».^[2]

Применение закона Генри

При производстве газированных напитков

Под высоким давлением растворимость CO
₂ увеличивается. При открытии бутылки до атмосферного давления растворимость уменьшается, и пузырьки газа выходят из жидкости.

Для альпинистов или людей, живущих на большой высоте

Концентрация О
₂ в крови и тканях настолько низкое, что они чувствуют слабость и не могут нормально думать, состояние, называемое гипоксия.

В подводное плавание

Газ дышит при атмосферном давлении, которое увеличивается с глубиной из-за гидростатическое давление. Растворимость газов увеличивается на глубине в соответствии с законом Генри, поэтому ткани тела со временем поглощают больше газа, пока не станут насыщенными на глубине. При всплытии у дайвера происходит декомпрессия, и растворимость газов, растворенных в тканях, соответственно уменьшается. Если перенасыщение слишком велико, могут образовываться и расти пузырьки, и присутствие этих пузырьков может вызвать закупорку капилляров или деформацию более твердых тканей, что может вызвать повреждение, известное как декомпрессионная болезнь. Чтобы избежать этой травмы, дайвер должен подниматься достаточно медленно, чтобы избыток растворенного газа уносился кровью и попал в легочный газ.

Основные типы и варианты констант закона Генри

Эта секция нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален (Март 2016 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Есть много способов определить константу пропорциональности закона Генри, которые можно подразделить на два основных типа: один из способов - поместить водную фазу в числитель и газовую фазу в знаменатель («водный / газовый»).^[3] Это приводит к постоянной растворимости закона Генри ${ displaystyle H}$. Его значение увеличивается с повышением растворимости. В качестве альтернативы числитель и знаменатель можно поменять местами («газ / водный раствор»), в результате чего получится постоянная изменчивости закона Генри. ${ displaystyle K _ { rm {H}}}$. Значение ${ displaystyle K _ { rm {H}}}$ уменьшается с увеличением растворимости. Есть несколько вариантов обоих основных типов. Это является результатом множества величин, которые можно выбрать для описания состава двух фаз. Типичный выбор водной фазы: молярная концентрация (${ displaystyle c _ { rm {a}}}$), моляльность (${ displaystyle b}$) и молярный соотношение смешивания (${ displaystyle x}$). Для газовой фазы молярная концентрация (${ displaystyle c _ { rm {g}}}$) и частичное давление (${ displaystyle p}$) часто используются. Невозможно использовать соотношение смеси газовой фазы (${ displaystyle y}$), поскольку при данном соотношении газовой фазы концентрация водной фазы ${ displaystyle c _ { rm {a}}}$ зависит от общего давления и, следовательно, от отношения ${ Displaystyle у / с _ { rm {а}}}$ не является константой.^[4] Для указания точного варианта постоянной закона Генри используются два надстрочных индекса. Они относятся к числителю и знаменателю определения. Например, ${ displaystyle H ^ {cp}}$ относится к растворимости Генри, определяемой как ${ displaystyle c / p}$.

Константы растворимости закона Генри ${ displaystyle H}$

Эта секция нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален (Март 2016 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Растворимость Генри определяется через концентрацию (${ displaystyle H ^ {cp}}$)

Атмосферные химики часто определяют растворимость Генри как

${ displaystyle H ^ {cp} = { frac {c _ { text {a}}} {p}}}$.^[3]

Здесь ${ displaystyle c _ { text {a}}}$ - концентрация частиц в водной фазе, и ${ displaystyle p}$ - парциальное давление этого вещества в газовой фазе в условиях равновесия.^{[нужна цитата]}

В Единица СИ за ${ displaystyle H ^ {cp}}$ моль / (м³· Па); однако часто используется единица измерения М / атм, поскольку ${ displaystyle c _ { text {a}}}$ обычно выражается в M (1 M = 1 моль / дм³) и ${ displaystyle p}$ в атм (1 атм = 101325 Па).^{[нужна цитата]}

Безразмерная растворимость Генри ${ displaystyle H ^ {cc}}$

Растворимость Генри также можно выразить как безразмерное соотношение между концентрацией водной фазы ${ displaystyle c _ { text {a}}}$ вида и его концентрации в газовой фазе ${ displaystyle c _ { text {g}}}$:^[3]

${ displaystyle H ^ {cc} = { frac {c _ { text {a}}} {c _ { text {g}}}}}$.

Для идеального газа преобразование равно^[3]

${ displaystyle H ^ {cc} = RTH ^ {cp},}$

куда ${ displaystyle R}$ это газовая постоянная, и ${ displaystyle T}$ это температура.

Иногда эту безразмерную постоянную называют коэффициент разделения вода – воздух ${ displaystyle K _ { text {WA}}}$.^[5] Это тесно связано с различными, немного разными определениями Коэффициент Оствальда ${ displaystyle L}$, как обсуждал Баттино (1984).^[6]

Растворимость Генри определяется соотношением смеси водной фазы (${ displaystyle H ^ {xp}}$)

Другая константа растворимости закона Генри равна

${ displaystyle H ^ {xp} = { frac {x} {p}}}$ .^[3]

Здесь ${ displaystyle x}$ - молярное соотношение компонентов в водной фазе. Для разбавленного водного раствора преобразование между ${ displaystyle x}$ и ${ displaystyle c _ { text {a}}}$ является:

${ displaystyle c _ { text {a}} приблизительно x { frac { varrho _ { mathrm {H_ {2} O}}} {M _ { mathrm {H_ {2} O}}}}}$,^[3]

куда ${ displaystyle varrho _ { mathrm {H_ {2} O}}}$ плотность воды и ${ displaystyle M _ { mathrm {H_ {2} O}}}$ - молярная масса воды. Таким образом

${ displaystyle H ^ {xp} приблизительно { frac {M _ { mathrm {H_ {2} O}}} { varrho _ { mathrm {H_ {2} O}}}} H ^ {cp}}$.^[3]

Единица СИ для ${ displaystyle H ^ {xp}}$ Па⁻¹, хотя банкомат⁻¹ до сих пор часто используется.^[3]

Растворимость Генри определяется через молярность (${ displaystyle H ^ {bp}}$)

Эта секция не цитировать любой источники. Пожалуйста помоги улучшить этот раздел к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удаленный. (Март 2016 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Может быть полезно описывать водную фазу с точки зрения моляльности, а не концентрации. Моляльность раствора не меняется с ${ displaystyle T}$, поскольку он относится к масса растворителя. Напротив, концентрация ${ displaystyle c}$ меняется с ${ displaystyle T}$, поскольку плотность раствора и, следовательно, его объем зависят от температуры. Определение состава водной фазы через молярность имеет то преимущество, что любая температурная зависимость константы закона Генри является явлением истинной растворимости и не вводится косвенно через изменение плотности раствора. Используя моляльность, растворимость Генри можно определить как

${ displaystyle H ^ {bp} = { frac {b} {p}}.}$

Здесь ${ displaystyle b}$ используется как символ моляльности (вместо ${ displaystyle m}$), чтобы избежать путаницы с символом ${ displaystyle m}$ для массы. Единица СИ для ${ displaystyle H ^ {bp}}$ моль / (кг · Па). Нет простого способа вычислить ${ displaystyle H ^ {cp}}$ из ${ displaystyle H ^ {bp}}$, поскольку преобразование между концентрацией ${ displaystyle c _ { text {a}}}$ и моляльность ${ displaystyle b}$ вовлекает все растворенные вещества раствора. Для решения с общей ${ displaystyle n}$ растворенные вещества с индексами ${ Displaystyle я = 1, ldots, п}$, преобразование:

${ displaystyle c _ { text {a}} = { frac {b varrho} {1+ sum _ {i = 1} ^ {n} b_ {i} M_ {i}}},}$

куда ${ displaystyle varrho}$ - плотность раствора, а ${ displaystyle M_ {i}}$ - молярные массы. Здесь ${ displaystyle b}$ идентичен одному из ${ displaystyle b_ {i}}$ в знаменателе. Если есть только одно растворенное вещество, уравнение упрощается до

${ displaystyle c _ { text {a}} = { frac {b varrho} {1 + bM}}.}$

Закон Генри действителен только для разбавленных растворов, в которых ${ displaystyle bM ll 1}$ и ${ Displaystyle varrho приблизительно varrho _ { mathrm {H_ {2} O}}}$. В этом случае преобразование сводится к

${ displaystyle c _ { text {a}} приблизительно b varrho _ { mathrm {H_ {2} O}},}$

и поэтому

${ displaystyle H ^ {bp} приблизительно { frac {H ^ {cp}} { varrho _ { mathrm {H_ {2} O}}}}.}$

Коэффициент Бунзена ${ displaystyle alpha}$

Согласно Сазонову и Шоу, безразмерный коэффициент Бунзена ${ displaystyle alpha}$ определяется как «объем насыщающего газа V1, уменьшенный до T ° = 273,15 K, p ° = 1 бар, который поглощается единицей объема V₂* чистого растворителя при температуре измерения и парциальном давлении 1 бар ».^[7] Если газ идеален, давление сокращается, и преобразование в ${ displaystyle H ^ {cp}}$ просто

${ displaystyle H ^ {cp} = alpha { frac {1} {RT ^ { text {STP}}}}}$,^{[нужна цитата][оригинальное исследование?]}

с ${ Displaystyle Т ^ { текст {STP}}}$ = 273.15 K. Обратите внимание, что в соответствии с этим определением коэффициент преобразования равен нет зависит от температуры.^{[нужна цитата]} Независимо от температуры, к которой относится коэффициент Бунзена, 273,15 K всегда используется для преобразования.^{[нужна цитата]} Коэффициент Бунзена, названный в честь Роберт Бунзен, использовался в основном в более старой литературе.^{[нужна цитата]}

Коэффициент Куэнена ${ displaystyle S}$

По мнению Сазонова и Шоу, коэффициент Куэнена ${ displaystyle S}$ определяется как «объем насыщающего газа V (г), приведенный к T ° = 273,15 K, p ° = бар, который растворяется единицей массы чистого растворителя при температуре измерения и парциальном давлении 1 бар».^[7] Если газ идеален, отношение к ${ displaystyle H ^ {cp}}$ является

${ displaystyle H ^ {cp} = S { frac { varrho} {RT ^ { text {STP}}}}}$,^{[нужна цитата][оригинальное исследование?]}

куда ${ displaystyle varrho}$ - плотность растворителя, а ${ Displaystyle Т ^ { текст {STP}}}$ = 273,15 К. Единица СИ для ${ displaystyle S}$ это м³/кг.^[7] Коэффициент Куэнена, названный в честь Йоханнес Куэнен, использовался в основном в более старой литературе, и ИЮПАК считает его устаревшим.^[8]

Константы волатильности закона Генри ${ displaystyle K _ { text {H}}}$

Эта секция не цитировать любой источники. Пожалуйста помоги улучшить этот раздел к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удаленный. (Март 2016 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Волатильность Генри, определяемая через концентрацию (${ displaystyle K _ { text {H}} ^ {pc}}$)

Распространенный способ определить летучесть Генри - разделить парциальное давление на концентрацию водной фазы:

${ displaystyle K _ { text {H}} ^ {pc} = { frac {p} {c _ { text {a}}}} = { frac {1} {H ^ {cp}}}.}$

Единица СИ для ${ displaystyle K _ { text {H}} ^ {pc}}$ это Па · м³/ моль.

Летучесть Генри определяется соотношением смеси водной фазы (${ displaystyle K _ { text {H}} ^ {px}}$)

Еще одна нестабильность Генри -

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

Единица СИ для ${ displaystyle K _ { text {H}} ^ {px}}$ составляет Па. Однако банкомат по-прежнему часто используется.

Безразмерная изменчивость Генри ${ displaystyle K _ { text {H}} ^ {cc}}$

Летучесть Генри также может быть выражена как безразмерное соотношение между концентрацией газовой фазы ${ displaystyle c _ { text {g}}}$ вида и его концентрация в водной фазе ${ displaystyle c _ { text {a}}}$:

${ displaystyle K _ { text {H}} ^ {cc} = { frac {c _ { text {g}}} {c _ { text {a}}}} = { frac {1} {H ^ {cc}}}.}$

В химическая инженерия и химия окружающей среды, эту безразмерную постоянную часто называют коэффициент разделения воздух-вода ${ displaystyle K _ { text {AW}}}$.

Значения констант закона Генри

Большой сборник констант закона Генри был опубликован Сандером (2015).^[3] Некоторые выбранные значения показаны в таблице ниже:

Константы закона Генри (газы в воде при 298,15 K)

Газ	${ displaystyle K _ { text {H}} ^ {pc} = { frac {p} {c _ { text {aq}}}}}$	${ displaystyle H ^ {cp} = { frac {c _ { text {aq}}} {p}}}$	${ displaystyle K _ { text {H}} ^ {px} = { frac {p} {x}}}$	${ displaystyle H ^ {cc} = { frac {c _ { text {aq}}} {c _ { text {gas}}}}}$
	${ displaystyle left ({ frac {{ text {L}} cdot { text {atm}}} { text {mol}}} right)}$	${ displaystyle left ({ frac { text {mol}} {{ text {L}} cdot { text {atm}}}} right)}$	${ displaystyle left ({ text {atm}} right)}$	(безразмерный)
О2	770	1.3×10−3	4.3×104	3.2×10−2
ЧАС2	1300	7.8×10−4	7.1×104	1.9×10−2
CO2	29	3.4×10−2	1.6×103	8.3×10−1
N2	1600	6.1×10−4	9.1×104	1.5×10−2
Он	2700	3.7×10−4	1.5×105	9.1×10−3
Ne	2200	4.5×10−4	1.2×105	1.1×10−2
Ar	710	1.4×10−3	4.0×104	3.4×10−2
CO	1100	9.5×10−4	5.8×104	2.3×10−2

Температурная зависимость

При изменении температуры системы меняется и постоянная Генри. Температурную зависимость констант равновесия в общем случае можно описать с помощью уравнение Ван 'т Гоффа, что также относится к константам закона Генри:

${ displaystyle { frac { mathrm {d} ln H} { mathrm {d} (1 / T)}} = { frac {- Delta _ { text {sol}} H} {R} },}$

куда ${ displaystyle Delta _ { text {sol}} H}$ энтальпия растворения. Обратите внимание, что буква ${ displaystyle H}$ в символе ${ displaystyle Delta _ { text {sol}} H}$ относится к энтальпии и не имеет отношения к букве ${ displaystyle H}$ для констант закона Генри. Интегрируя приведенное выше уравнение и создавая выражение на основе ${ displaystyle H ^ { circ}}$ при эталонной температуре ${ Displaystyle Т ^ { circ}}$ = 298,15 К дает:

${ displaystyle H (T) = H ^ { circ} exp left [{ frac {- Delta _ { text {sol}} H} {R}} left ({ frac {1} { T}} - { frac {1} {T ^ { circ}}} right) right].}$^[9]

Уравнение Ван 'т Гоффа в этой форме справедливо только для ограниченного диапазона температур, в котором ${ displaystyle Delta _ { text {sol}} H}$ не сильно меняется с температурой.

В следующей таблице перечислены некоторые температурные зависимости:

Ценности ${ displaystyle - Delta _ { text {sol}} H / R}$ (K)

О2	ЧАС2	CO2	N2	Он	Ne	Ar	CO
1700	500	2400	1300	230	490	1300	1300

Растворимость постоянных газов обычно снижается с повышением температуры примерно при комнатной температуре. Однако для водных растворов константа растворимости по закону Генри для многих видов проходит через минимум. Для большинства постоянных газов минимум ниже 120 ° C. Часто, чем меньше размер молекулы газа (и чем ниже его растворимость в воде), тем ниже температура максимума постоянной закона Генри. Таким образом, максимум составляет около 30 ° C для гелия, от 92 до 93 ° C для аргона, азота и кислорода и 114 ° C для ксенона.^[10]

Эффективные константы закона Генри ЧАС_эфф

Упомянутые до сих пор константы закона Генри не учитывают никаких химических равновесий в водной фазе. Этот тип называется внутренний, или же физический, Постоянная закона Генри. Например, внутренняя константа разрешимости закона Генри формальдегид можно определить как

${ displaystyle H ^ {{ ce {cp}}} = { frac {c left ({ ce {H2CO}} right)} {p left ({ ce {H2CO}} right)} }.}$

В водном растворе формальдегид практически полностью гидратирован:

${ Displaystyle { ce {H2CO + H2O <=> H2C (OH) 2}}}$

Общая концентрация растворенного формальдегида составляет

${ displaystyle c _ {{ ce {tot}}} = c left ({ ce {H2CO}} right) + c left ({ ce {H2C (OH) 2}} right).}$

Принимая во внимание это равновесие, эффективная постоянная закона Генри ${ displaystyle H _ {{ ce {eff}}}}$ можно определить как

${ displaystyle H _ {{ ce {eff}}} = { frac {c _ {{ ce {tot}}}} {p left ({ ce {H2CO}} right)}} = { frac {c left ({ ce {H2CO}} right) + c left ({ ce {H2C (OH) 2}} right)} {p left ({ ce {H2CO}} right) }}.}$

Для кислот и оснований эффективная постоянная закона Генри не является полезной величиной, потому что она зависит от pH решения.^[11] Чтобы получить pH-независимую константу, произведение внутренней постоянной закона Генри ${ displaystyle H ^ {{ ce {cp}}}}$ и константа кислотности ${ displaystyle K _ {{ ce {A}}}}$ часто используется для сильных кислот, таких как соляная кислота (HCl):

${ displaystyle H '= H ^ {{ ce {cp}}} K _ {{ ce {A}}} = { frac {c left ({ ce {H +}} right) c left ( { ce {Cl ^ -}} right)} {p left ({ ce {HCl}} right)}}.}$

Несмотря на то что ${ displaystyle H '}$ обычно также называется константой закона Генри, это другая величина и единицы измерения отличаются от ${ displaystyle H ^ {{ ce {cp}}}}$.

Зависимость от ионной силы (уравнение Сеченова)

Эта секция не цитировать любой источники. Пожалуйста помоги улучшить этот раздел к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удаленный. (Март 2016 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Значения констант закона Генри для водных растворов зависят от состава раствора, т. Е. От его ионной силы и от растворенной органики. В общем, растворимость газа уменьшается с увеличением солености ("высаливание"). Однако"засолка"эффект также наблюдался, например, для эффективной постоянной закона Генри глиоксаль. Эффект можно описать уравнением Сеченова, названным в честь русского физиолога. Иван Сеченов (иногда используется немецкая транслитерация "Setschenow" кириллического имени Се́ченов). Существует множество альтернативных способов определения уравнения Сеченова в зависимости от того, как описывается состав водной фазы (на основе концентрации, моляльности или молярной доли) и какой вариант постоянной закона Генри используется. Описание раствора с точки зрения моляльности является предпочтительным, поскольку моляльность не зависит от температуры и от добавления сухой соли к раствору. Таким образом, уравнение Сеченова можно записать в виде

${ displaystyle log left ({ frac {H_ {0} ^ {bp}} {H ^ {bp}}} right) = k _ { text {s}} b ({ text {salt}} ),}$

куда ${ displaystyle H_ {0} ^ {bp}}$ постоянная закона Генри в чистой воде, ${ displaystyle H ^ {bp}}$ постоянная закона Генри в солевом растворе, ${ Displaystyle к _ { текст {s}}}$ - постоянная Сеченова на основе моляльности, ${ displaystyle b ({ text {salt}})}$ молярность соли.

Неидеальные решения

Было показано, что закон Генри применим к широкому спектру растворенных веществ в пределах бесконечное разбавление (Икс → 0), включая нелетучие вещества, такие как сахароза. В этих случаях необходимо изложить закон с точки зрения химические потенциалы. Для растворенного вещества в идеальном разбавленном растворе химический потенциал зависит только от концентрации. Для неидеальных растворов необходимо учитывать коэффициенты активности компонентов:

${ displaystyle mu = mu _ {c} ^ { circ} + RT ln { frac { gamma _ {c} c} {c ^ { circ}}}}}$,

куда ${ displaystyle gamma _ {c} = { frac {K _ {{ text {H}}, c}} {p ^ {*}}}}$ для летучих растворенных веществ; c° = 1 моль / л.

Для неидеальных решений коэффициент активности γ_c зависит от концентрации и должен определяться при интересующей концентрации. Коэффициент активности также может быть получен для нелетучих растворенных веществ, где давление пара чистого вещества незначительно, с помощью Соотношение Гиббса-Дюгема:

${ displaystyle sum _ {i} n_ {i} d mu _ {i} = 0.}$

Измеряя изменение давления пара (и, следовательно, химический потенциал) растворителя, можно определить химический потенциал растворенного вещества.

В стандартное состояние для разбавленного раствора также определяется в терминах бесконечного разбавления. Хотя стандартная концентрация c° принято равным 1 моль / л по соглашению, стандартное состояние - это гипотетический раствор с концентрацией 1 моль / л, в котором растворенное вещество имеет свои предельные свойства бесконечного разбавления. Это приводит к тому, что все неидеальное поведение описывается коэффициентом активности: коэффициент активности при 1 моль / л не обязательно равен единице (и часто сильно отличается от единицы).

Все вышеперечисленные отношения также могут быть выражены в терминах моляльность б а не концентрации, например:

${ displaystyle mu = mu _ {b} ^ { circ} + RT ln { frac { gamma _ {b} b} {b ^ { circ}}},}$

куда ${ displaystyle gamma _ {b} = { frac {K _ {{ text {H}}, b}} {p ^ {*}}}}$ для летучих растворенных веществ; б° = 1 моль / кг.

Стандартный химический потенциал μ_м°, коэффициент активности γ_м и константа закона Генри K_ЧАС,б все они имеют разные числовые значения, когда вместо концентраций используются молярности.

Смеси растворителей

Константа закона Генри H_{2, М} для газа 2 в смеси растворителей 1 и 3 связана с константами для отдельных растворителей H₂₁ и H₂₃:

${ Displaystyle ln H_ {2M} = x_ {1} ln H_ {21} + x_ {3} ln H_ {23} -a_ {13} x_ {1} x_ {3}}$

где₁₃ - параметр взаимодействия растворителей из разложения Воля избыточного химического потенциала тройных смесей.

Разное

Эта секция не цитировать любой источники. Пожалуйста помоги улучшить этот раздел к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удаленный. (Март 2016 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

В геохимии

В геохимия, версия закона Генри применяется к растворимости благородный газ в контакте с силикат таять. Используется одно уравнение:

${ displaystyle { frac {C _ { text {melt}}} {C _ { text {gas}}}} = exp left [- beta left ( mu _ { text {melt}} ^ { text {E}} - mu _ { text {gas}} ^ { text {E}} right) right],}$

куда

C это числовые концентрации растворенного газа в фазах расплава и газа,

β = 1/k_BТ, обратный температурный параметр (k_B это Постоянная Больцмана),

µ^E это избыток химические потенциалы растворенного газа в двух фазах.

Сравнение с законом Рауля

Закон Генри является ограничивающим законом, который применяется только для «достаточно разбавленных» растворов, в то время как закон Рауля обычно применим, когда жидкая фаза почти чистая или для смесей подобных веществ.^[12] Диапазон концентраций, в которых применяется закон Генри, сужается по мере того, как система отклоняется от идеального поведения. Грубо говоря, это химически «отличное» растворенное вещество от растворителя.

Для разбавленного раствора концентрация растворенного вещества приблизительно пропорциональна его концентрации. мольная доля Икс, а закон Генри можно записать как

${ displaystyle p = K _ { text {H}} x.}$

Это можно сравнить с Закон Рауля:

${ displaystyle p = p ^ {*} x,}$

куда п* - давление пара чистого компонента.

На первый взгляд, закон Рауля кажется частным случаем закона Генри, где K_ЧАС = п*. Это верно для пар близкородственных веществ, таких как бензол и толуол, которые подчиняются закону Рауля во всем диапазоне составов: такие смеси называются идеальные смеси.

В общем случае оба закона ограничительные законы, и они применяются на противоположных концах диапазона состава. Давление пара компонента в большом избытке, такого как растворитель для разбавленного раствора, пропорционально его мольной доле, а константа пропорциональности - это давление пара чистого вещества (закон Рауля). Давление пара растворенного вещества также пропорционально мольной доле растворенного вещества, но коэффициент пропорциональности отличается и должен определяться экспериментально (закон Генри). С математической точки зрения:

Закон Рауля: ${ displaystyle lim _ {x to 1} left ({ frac {p} {x}} right) = p ^ {*}.}$

Закон Генри: ${ displaystyle lim _ {x to 0} left ({ frac {p} {x}} right) = K _ { text {H}}.}$

Закон Рауля также может быть связан с негазовыми растворенными веществами.

Смотрите также

• Первапорация
• Коэффициент распределения - Норма концентраций в смеси при равновесии
• Закон Сивертса
• Закон Грэма
• Константа адсорбции Генри
• Закон Рауля - Закон термодинамики для давления паров смеси

Рекомендации

внешняя ссылка

• Онлайновые инструменты EPA для расчета оценки сайта - преобразование закона Генри