La ley de Henry es un ley de gas formulado por el químico británico William Henry en 1803. La ley establece que a una temperatura constante, la cantidad de gas disuelto en un volumen de un líquido específico es directamente proporcional a la presión parcial del gas en equilibrio con el liquido En otras palabras, la cantidad de gas disuelto es directamente proporcional a la presión parcial de su fase gaseosa. La ley contiene un factor de proporcionalidad que se llama constante de la ley de Henry.
Este problema de ejemplo demuestra cómo usar la ley de Henry para calcular la concentración de un gas en solución bajo presión.
Problema de la ley de Henry
¿Cuántos gramos de dióxido de carbono gaseoso se disuelven en una botella de 1 L de agua con gas si el fabricante utiliza una presión de 2.4 atm en el proceso de embotellado a 25 ° C? Dado: KH de CO2 en agua = 29.76 atm / (mol / L) a 25 ° C Solución Cuando un gas se disuelve en un líquido, las concentraciones eventualmente alcanzarán el equilibrio entre la fuente del gas y la solución. La ley de Henry muestra que la concentración de un gas soluto en una solución es directamente proporcional a la presión parcial del gas sobre la solución. P = KHC donde: P es la presión parcial del gas por encima de la solución. KH es la ley de Henry constante para la solución. C es la concentración del gas disuelto en solución. C = P / KHC = 2.4 atm / 29.76 atm / (mol / L) C = 0.08 mol / LS Como tenemos solo 1 L de agua, tenemos 0.08 mol de CO.
Convertir moles en gramos:
masa de 1 mol de CO2 = 12+ (16x2) = 12 + 32 = 44 g
g de CO2 = mol CO2 x (44 g / mol) g de CO2 = 8.06 x 10-2 mol x 44 g / molg de CO2 = 3.52 g Respuesta
Hay 3,52 g de CO2 disuelto en una botella de 1 L de agua carbonatada del fabricante.
Antes de abrir una lata de refresco, casi todo el gas sobre el líquido está dióxido de carbono. Cuando se abre el recipiente, el gas escapa, bajando la presión parcial de dióxido de carbono y permitiendo que el gas disuelto salga de la solución. Es por eso que los refrescos son gaseosos.
Otras formas de la ley de Henry
La fórmula de la ley de Henry se puede escribir de otras maneras para permitir cálculos fáciles usando diferentes unidades, particularmente de KH. Aquí hay algunas constantes comunes para gases en agua a 298 K y las formas aplicables de la ley de Henry:
| Ecuación | KH = P / C | KH = C / P | KH = P / x | KH = Caq / Cgas |
| unidades | [Lsoln · Atm / molgas] | [molgas / Lsoln · Cajero automático] | [atm · molsoln / molgas] | sin dimensiones |
| O2 | 769.23 | 1.3 E-3 | 4.259 E4 | 3.180 E-2 |
| H2 | 1282.05 | 7.8 E-4 | 7.088 E4 | 1.907 E-2 |
| CO2 | 29.41 | 3.4 E-2 | 0.163 E4 | 0.8317 |
| norte2 | 1639.34 | 6.1 E-4 | 9.077 E4 | 1.492 E-2 |
| Él | 2702.7 | 3.7 E-4 | 14,97 E4 | 9.051 E-3 |
| Nebraska | 2222.22 | 4.5 E-4 | 12.30 E4 | 1.101 E-2 |
| Arkansas | 714.28 | 1.4 E-3 | 3.9555 E4 | 3.425 E-2 |
| CO | 1052.63 | 9.5 E-4 | 5.828 E4 | 2.324 E-2 |
Dónde:
- Lsoln Son litros de solución.
- Caq son moles de gas por litro de solución.
- P es parcial presión del gas por encima de la solución, típicamente en presión absoluta en la atmósfera.
- Xaq es la fracción molar del gas en solución, que es aproximadamente igual a los moles de gas por moles de agua.
- atm se refiere a atmósferas de presión absoluta.
Aplicaciones de la ley de Henry
La ley de Henry es solo una aproximación que es aplicable para soluciones diluidas. Cuanto más se aleja un sistema de las soluciones ideales ( como con cualquier ley de gases), cuanto menos preciso sea el cálculo. En general, la ley de Henry funciona mejor cuando el soluto y el solvente son químicamente similares entre sí.
La ley de Henry se usa en aplicaciones prácticas. Por ejemplo, se usa para determinar la cantidad de oxígeno disuelto y nitrógeno en la sangre de los buzos para ayudar a determinar el riesgo de enfermedad por descompresión (las curvas).
Referencia para valores KH
Francis L. Smith y Allan H. Harvey (sept. 2007), "Evite errores comunes al usar la ley de Henry", "Progreso de ingeniería química" (CEP)pp. 33-39