De wet van Henry is een gaswet geformuleerd door de Britse chemicus William Henry in 1803. De wet bepaalt dat bij een constante temperatuur de hoeveelheid opgelost gas in een volume van een gespecificeerde vloeistof recht evenredig is met de partiële druk van het gas in evenwicht met de vloeistof. Met andere woorden, de hoeveelheid opgelost gas is recht evenredig met de partiële druk van zijn gasfase. De wet bevat een evenredigheidsfactor die de wetconstante van Henry wordt genoemd.
Dit voorbeeldprobleem laat zien hoe Henry's wet kan worden gebruikt om de concentratie van een gas in oplossing onder druk te berekenen.
Wet van Henry Probleem
Hoeveel gram koolstofdioxidegas wordt opgelost in een flesje koolzuurhoudend water van 1 liter als de fabrikant een druk van 2,4 atm gebruikt in het bottelingsproces bij 25 ° C? Gegeven: KH CO2 in water = 29,76 atm / (mol / L) bij 25 ° C Oplossing Wanneer een gas wordt opgelost in een vloeistof, zullen de concentraties uiteindelijk een evenwicht bereiken tussen de bron van het gas en de oplossing. De wet van Henry laat zien dat de concentratie van een opgelost gas in een oplossing recht evenredig is met de partiële druk van het gas over de oplossing. P = KHC waarbij: P de partiële druk van het gas boven de oplossing is. KH is de wet van Henry voor de oplossing. C is de concentratie van het opgeloste gas in oplossing. C = P / KHC = 2,4 atm / 29,76 atm / (mol / L) C = 0,08 mol / LS Aangezien we slechts 1 L water hebben, hebben we 0,08 mol CO.
Mollen omrekenen naar grammen:
massa van 1 mol CO2 = 12+ (16x2) = 12 + 32 = 44 g
g CO2 = mol CO2 x (44 g / mol) g CO2 = 8,06 x 10-2 mol x 44 g / molg CO2 = 3,52 g
Er is 3,52 g CO2 opgelost in een flesje koolzuurhoudend water van 1 liter van de fabrikant.
Voordat een blikje frisdrank wordt geopend, is bijna al het gas boven de vloeistof aanwezig kooldioxide. Wanneer de container wordt geopend, ontsnapt het gas, waardoor de partiële druk van kooldioxide wordt verlaagd en het opgeloste gas uit de oplossing komt. Daarom is frisdrank koolzuurhoudend.
Andere vormen van Henry's Law
De formule voor de wet van Henry kan op andere manieren worden geschreven om eenvoudige berekeningen met verschillende eenheden mogelijk te maken, met name van KH. Hier zijn enkele veel voorkomende constanten voor gassen in water bij 298 K en de toepasselijke vormen van de wet van Henry:
| Vergelijking | KH = P / C | KH = C / P | KH = P / x | KH = Caq / Cgas- |
| eenheden | [Lsoln · Atm / molgas-] | [molgas- / Lsoln · Geldautomaat] | [atm. molsoln / molgas-] | dimensieloos |
| 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 |
| N2 | 1639.34 | 6.1 E-4 | 9.077 E4 | 1.492 E-2 |
| Hij | 2702.7 | 3.7 E-4 | 14.97 E4 | 9.051 E-3 |
| Ne | 2222.22 | 4.5 E-4 | 12.30 E4 | 1.101 E-2 |
| Ar | 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 |
Waar:
- Lsoln is liters oplossing.
- caq is mol gas per liter oplossing.
- P is gedeeltelijk druk van het gas boven de oplossing, typisch in absolute druk in de atmosfeer.
- Xaq is een molfractie van het gas in oplossing, dat ongeveer gelijk is aan het aantal mol gas per mol water.
- atm verwijst naar atmosferen van absolute druk.
Toepassingen van de wet van Henry
De wet van Henry is slechts een benadering die van toepassing is op verdunde oplossingen. Hoe verder een systeem afwijkt van ideale oplossingen ( zoals bij elke gaswet), hoe minder nauwkeurig de berekening zal zijn. Over het algemeen werkt de wet van Henry het beste wanneer de opgeloste stof en het oplosmiddel chemisch vergelijkbaar zijn met elkaar.
De wet van Henry wordt gebruikt in praktische toepassingen. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt om de hoeveelheid opgeloste zuurstof en stikstof in het bloed van duikers te bepalen om het risico op decompressieziekte (de bochten) te helpen bepalen.
Referentie voor KH-waarden
Francis L. Smith en Allan H. Harvey (september 2007), "Vermijd valkuilen bij het gebruik van de wet van Henry", "Vooruitgang chemische technologie" (CEP), pp. 33-39