Problema de ejemplo de la ley de Henry

La ley de Henry es una ley de gases formulada 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 líquido. 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 usa 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 constante de la ley de Henry 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 es 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 el refresco es gaseoso.

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 K_H. Aquí hay algunas constantes comunes para gases en agua a 298 K y las formas aplicables de la ley de Henry:

Ecuación	K_H = P / C	K_H = C / P	K_H = P / x	K_H = C_aq / C_gas
unidades	[L_soln · Atm / mol_gas]	[mol_gas / L_soln · Cajero automático]	[atm · mol_soln / mol_gas]	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:

L_soln son litros de solución.
C_aq son moles de gas por litro de solución.
P es la presión parcial del gas sobre la solución, típicamente en la presión absoluta de la atmósfera..
X_aq 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 aplicable a soluciones diluidas. Cuanto más se aleje un sistema de las soluciones ideales (como con cualquier ley de gases), menos preciso será 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 (septiembre de 2007), "Evite las trampas comunes al usar la ley de Henry", "Progreso de ingeniería química" (CEP), pp. 33-39

Ciencias