Problema de ejemplo de la ley de Henry
Calcular la concentración de gas en una solución.
Puedes usar la ley de Henry para calcular la cantidad de dióxido de carbono en una lata de refresco. Imágenes de Steve Allen / Getty
La ley de Henry es una ley de los 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 carbonatada 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 sobre la solución. KH es la constante de la ley de Henry para la solución.C es la concentración del gas disuelto en la solución.C = P/KHC = 2,4 atm/29,76 atm/(mol/L)C = 0,08 mol/LSomo que tenemos solo 1 L de agua, tenemos 0,08 mol de CO
Convertir moles a gramos:
masa de 1 mol de CO2= 12+(16x2) = 12+32 = 44g
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 gRespuesta
Hay 3,52 g de CO2disuelto 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 se escapa, bajando la presión parcial del dióxido de carbono y permitiendo que el gas disuelto salga de la solución. Esta es la razón por la que la gaseosa es gaseosa.
Otras formas de la ley de Henry
La fórmula de la ley de Henry se puede escribir de otras formas para facilitar los cálculos utilizando diferentes unidades, en particular 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= PC | kH= C/P | kH= P/x | kH= Cac/ Cgas |
| unidades | [Lsolución· atm / molgas] | [molgas/ Lsolución· Cajero automático] | [atm · molsolución/ molgas] | adimensional |
| O2 | 769.23 | 1.3 E-3 | 4.259 E4 | 3.180 E-2 |
| H2 | 1282.05 | 7.8 E-4 | 7.088E4 | 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 | 14.97E4 | 9.051 E-3 |
| Sí | 2222.22 | 4.5 E-4 | 12.30 E4 | 1.101 E-2 |
| Con | 714.28 | 1.4 E-3 | 3.9555 E4 | 3.425 E-2 |
| CO | 1052.63 | 9.5 E-4 | 5.828E4 | 2.324 E-2 |
Dónde:
- Lsoluciónson litros de solución.
- Caces moles de gas por litro de solución.
- P es parcial presión del gas por encima de la solución, típicamente en atmósfera de presión absoluta.
- Xaces la fracción molar del gas en solución, que es aproximadamente igual a los moles de gas por mol 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 para soluciones diluidas. Cuanto más diverge un sistema de las soluciones ideales ( como con cualquier ley de los 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 utiliza en aplicaciones prácticas. Por ejemplo, se utiliza para determinar la cantidad de oxígeno y nitrógeno disueltos 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 errores comunes al usar la ley de Henry', 'Progreso de la ingeniería química' (BOLSILLO) , págs. 33-39