ヘンリーの法則の例題

溶液中の気体の濃度を計算する

ヘンリーの法則を使用して、ソーダ缶の二酸化炭素の量を計算できます。スティーブ・アレン/ゲッティイメージズ

ヘンリーの法則は、 ガス法 1803 年に英国の化学者ウィリアム ヘンリーによって定式化されました。この法則は、一定の温度では、特定の液体の体積に溶解している気体の量は、気体の分圧に正比例すると述べています。 平衡 液体で。言い換えれば、溶存ガスの量は、その気相の分圧に正比例します。この法則には、ヘンリーの法則定数と呼ばれる比例係数が含まれています。

この問題例では、ヘンリーの法則を使用して、加圧下の溶液中の気体の濃度を計算する方法を示します。

ヘンリーの法則問題

製造業者が 25 °C での瓶詰め工程で 2.4 気圧の圧力を使用した場合、1 L の炭酸水のボトルには何グラムの二酸化炭素ガスが溶解しますか?与えられた: 水中の CO2 の KH = 29.76 気圧/(mol/L ) at 25 °C溶液気体が液体に溶解すると、濃度は最終的に気体源と溶液の間で平衡に達します。ヘンリーの法則は、溶液中の溶質ガスの濃度が溶液上のガスの分圧に正比例することを示しています。P = KHC ここで、P は溶液上のガスの分圧です。KH はヘンリーの法則定数です。 C は溶液中の溶存気体の濃度です。C = P/KHC = 2.4 atm/29.76 atm/(mol/L)C = 0.08 mol/L水は 1 L しかないので、0.08 mol COの。

モルをグラムに変換します。

質量 1モルのCO₂= 12+(16x2) = 12+32 = 44 グラム

CO2 の g = CO2 のモル x (44 g/モル) CO2 の g = 8.06 x 10-2 mol x 44 g/CO2 のモル = 3.52 g答え

3.52gのCOがあります₂メーカーの炭酸水1Lに溶かします。

炭酸飲料の缶を開ける前は、液体の上のほとんどすべての気体が 二酸化炭素 .容器を開けると、ガスが抜けて二酸化炭素の分圧が下がり、溶存ガスが溶液から出てきます。これがソーダが発泡する理由です。

ヘンリーの法則の他の形式

ヘンリーの法則の式は、異なる単位、特に K を使用して簡単に計算できるように、他の方法で記述される場合があります。_H.以下は、298 K での水中のガスの一般的な定数と、適用可能なヘンリーの法則の形式です。

方程式	KH= PCC	KH= C/P	KH= P/x	KH= Caq/ Cガス
単位	[Lソルン・atm/molガス]	[モルガス/Lソルン・atm】	[atm・mol]ソルン/モルガス]	無次元
〇2	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
彼	2702.7	3.7 E-4	14.97 E4	9,051 E-3
はい	2222.22	4.5 E-4	12.30 E4	1,101 E-2
と	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

どこ：

• L_ソルンリットルの溶液です。
• c_aqは、溶液 1 リットルあたりの気体のモル数です。
• Pは部分的です プレッシャー 溶液上のガスの、通常は大気圧の絶対圧力で。
• バツ_aqは溶液中のガスのモル分率で、水 1 モルあたりのガスのモル数にほぼ等しくなります。
• atm は絶対圧力の雰囲気を指します。

ヘンリーの法則の適用

ヘンリーの法則は、希薄溶液に適用できる近似にすぎません。システムが理想的なソリューションからさらに逸脱するほど ( ガス法と同様に )、計算の精度が低くなります。一般に、ヘンリーの法則は、溶質と溶媒が化学的に類似している場合に最もよく機能します。

ヘンリーの法則は、実際のアプリケーションで使用されます。たとえば、ダイバーの血液中の溶存酸素と溶存窒素の量を測定して、減圧症 (ベンド) のリスクを判断するために使用されます。

KH値の参考

Francis L. Smith および Allan H. Harvey (2007 年 9 月)、「Avoid Common Pitfalls When Using Henry's Law」、「Chemical Engineering Progress」 （ポケット） 、pp.33-39