و هنري الصورة القانون تنص على أن في درجة حرارة ثابتة، وكمية الغاز المذاب في سائل يتناسب طرديا مع الضغط الجزئي على سطح السائل.
تم افتراضه في عام 1803 من قبل الفيزيائي والكيميائي الإنجليزي ويليام هنري. يمكن أيضًا تفسير قانونه بهذه الطريقة: إذا زاد الضغط على السائل ، كلما زادت كمية الغاز المذاب فيه.
هنا يعتبر الغاز مذابًا في المحلول. على عكس المذاب الصلب ، فإن درجة الحرارة لها تأثير سلبي على قابليتها للذوبان. وبالتالي ، مع ارتفاع درجة الحرارة ، يميل الغاز إلى الهروب من السائل بسهولة أكبر نحو السطح.
ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الزيادة في درجة الحرارة تساهم بالطاقة في الجزيئات الغازية التي تصطدم مع بعضها البعض لتكوين فقاعات (الصورة العلوية). ثم تتغلب هذه الفقاعات على الضغط الخارجي وتهرب من جيب السائل.
إذا كان الضغط الخارجي مرتفعًا جدًا ، وبقي السائل باردًا ، فإن الفقاعات ستذوب ولن "تحوم" سوى جزيئات غازية قليلة على السطح.
معادلة قانون هنري
يمكن التعبير عنها بالمعادلة التالية:
P = K H ∙ C
حيث P هو الضغط الجزئي للغاز المذاب ؛ C هو تركيز الغاز. و K H هو ثابت هنري.
من الضروري أن نفهم أن الضغط الجزئي للغاز هو الضغط الذي يمارسه بشكل فردي نوع من باقي خليط الغازات الكلي. والضغط الكلي ليس أكثر من مجموع كل الضغوط الجزئية (قانون دالتون):
إجمالي P = P 1 + P 2 + P 3 +… + P n
يتم تمثيل عدد الأنواع الغازية التي يتكون منها الخليط بواسطة n. على سبيل المثال ، إذا كان هناك بخار ماء و CO 2 على سطح سائل ، فإن n يساوي 2.
الانحراف
بالنسبة للغازات ضعيفة الذوبان في السوائل ، يكون المحلول قريبًا من المثالي ، بما يتوافق مع قانون هنري للمذاب.
ومع ذلك ، عندما يكون الضغط مرتفعًا ، يكون هناك انحراف فيما يتعلق بـ Henry ، لأن المحلول يتوقف عن التصرف كمخفف مثالي.
ماذا يعني؟ تبدأ تفاعلات المذاب والمذيب في أن يكون لها آثارها الخاصة. عندما يكون المحلول مخففًا جدًا ، تكون جزيئات الغاز محاطة "حصريًا" بالمذيب ، متجاهلة المواجهات المحتملة فيما بينها.
لذلك ، عندما لم يعد الحل مخففًا بشكل مثالي ، لوحظ فقدان السلوك الخطي في الرسم البياني P i مقابل X i.
في الختام إلى هذا الجانب: يحدد قانون هنري ضغط البخار للمذاب في محلول مخفف مثالي. بينما بالنسبة للمذيب ، ينطبق قانون راولت:
الفوسفور A = X A ∙ P A *
ذوبان الغاز في السائل
عندما يذوب الغاز جيدًا في سائل ، مثل السكر في الماء ، لا يمكن تمييزه عن البيئة ، وبالتالي تكوين محلول متجانس. بمعنى آخر: لا توجد فقاعات في السائل (أو بلورات السكر).
ومع ذلك ، فإن الإذابة الفعالة للجزيئات الغازية تعتمد على بعض المتغيرات مثل: درجة حرارة السائل ، والضغط الذي يؤثر عليه ، والطبيعة الكيميائية لهذه الجزيئات مقارنة بتلك الموجودة في السائل.
إذا كان الضغط الخارجي مرتفعًا جدًا ، تزداد فرص اختراق الغاز للسطح السائل. ومن ناحية أخرى ، تجد الجزيئات الغازية الذائبة صعوبة أكبر في التغلب على ضغط الحادث للهروب إلى الخارج.
إذا كان نظام الغاز المسال في حالة اهتياج (كما هو الحال في البحر وفي مضخات الهواء داخل حوض السمك) ، يفضل امتصاص الغاز.
وكيف تؤثر طبيعة المذيب على امتصاص الغاز؟ إذا كان هذا قطبيًا ، مثل الماء ، فسيظهر تقاربًا مع المواد المذابة القطبية ، أي للغازات التي لها عزم ثنائي القطب دائم. في حين أنه إذا كان قطبيًا ، مثل الهيدروكربونات أو الدهون ، فإنه يفضل الجزيئات الغازية القطبية
على سبيل المثال ، الأمونيا (NH 3) هي غاز شديد الذوبان في الماء بسبب تفاعلات الرابطة الهيدروجينية. بينما يتفاعل الهيدروجين (H 2) ، الذي يكون جزيءه الصغير قطبيًا ، ضعيفًا مع الماء.
أيضًا ، اعتمادًا على حالة عملية امتصاص الغاز في السائل ، يمكن تحديد الحالات التالية فيها:
غير مشبع
السائل غير مشبع عندما يكون قادرًا على إذابة المزيد من الغاز. وذلك لأن الضغط الخارجي أكبر من الضغط الداخلي للسائل.
مشبع
ينشئ السائل توازنًا في قابلية ذوبان الغاز ، مما يعني أن الغاز يهرب بنفس معدل دخوله إلى السائل.
يمكن أيضًا رؤيته على النحو التالي: إذا هربت ثلاثة جزيئات غازية إلى الهواء ، فستعود ثلاثة جزيئات أخرى إلى السائل في نفس الوقت.
مفرط التشبع
يتم تشبع السائل بالغاز عندما يكون ضغطه الداخلي أعلى من الضغط الخارجي. ومع الحد الأدنى من التغيير في النظام ، فإنه سيطلق الغاز المذاب الزائد حتى يتم استعادة التوازن.
التطبيقات
- يمكن تطبيق قانون هنري لحساب امتصاص الغازات الخاملة (النيتروجين والهيليوم والأرجون وما إلى ذلك) في الأنسجة المختلفة لجسم الإنسان ، وهذا جنبًا إلى جنب مع نظرية هالدين هما أساس الجداول تخفيف الضغط.
- تطبيق مهم هو تشبع الغاز في الدم. عندما يكون الدم غير مشبع يذوب الغاز فيه ، حتى يتشبع ويتوقف عن الذوبان أكثر. بمجرد حدوث ذلك ، يمر الغاز المذاب في الدم إلى الهواء.
- تغويز المشروبات الغازية هو مثال على تطبيق قانون هنري. المشروبات الغازية قد CO 2 المنحل تحت ضغط عال، وبالتالي الحفاظ على كل عنصر من العناصر المشتركة التي تكونها. وبالإضافة إلى ذلك ، فإنه يحتفظ بالنكهة المميزة لفترة أطول.
عندما تكون زجاجة الصودا غير مغطاة ، يقل الضغط الموجود أعلى السائل ، ويطلق الضغط على الفور.
لأن الضغط على السائل هو الآن أقل، وذوبان CO 2 قطرات ويهرب في البيئة (يمكن أن يكون لاحظت في صعود فقاعات من أسفل).
- عندما ينزل الغواص إلى أعماق أكبر ، لا يستطيع النيتروجين المستنشق الهروب لأن الضغط الخارجي يمنعه ويذوب في دم الفرد.
عندما يرتفع الغواص بسرعة إلى السطح ، حيث ينخفض الضغط الخارجي مرة أخرى ، يبدأ النيتروجين في التدفق إلى الدم.
هذا يسبب ما يعرف بداء تخفيف الضغط. ولهذا السبب ، يُطلب من الغواصين الصعود ببطء ، بحيث يهرب النيتروجين من الدم بشكل أبطأ.
- دراسة آثار النقص في الأكسجين الجزيئي (O 2) الذائب في دم وأنسجة متسلقي الجبال أو ممارسي الأنشطة التي تنطوي على البقاء لفترات طويلة على ارتفاعات عالية ، وكذلك في سكان الأماكن المرتفعة إلى حد ما.
- البحث وتحسين الأساليب المتبعة لتلافي الكوارث الطبيعية التي يمكن أن تنتج عن وجود غازات مذابة في مسطحات مائية ضخمة يمكن إطلاقها بعنف.
أمثلة
ينطبق قانون هنري فقط عندما تكون الجزيئات في حالة توازن. وهنا بعض الأمثلة:
- في حالة انحلال الأكسجين (O 2) في السائل الدموي ، يعتبر هذا الجزيء ضعيف الذوبان في الماء ، على الرغم من زيادة قابليته للذوبان بشكل كبير بسبب ارتفاع نسبة الهيموجلوبين فيه. وبالتالي ، يمكن أن يرتبط كل جزيء من جزيئات الهيموغلوبين بأربعة جزيئات أكسجين يتم إطلاقها في الأنسجة لاستخدامها في عملية التمثيل الغذائي.
- في عام 1986 ظهرت سحابة كثيفة من ثاني أكسيد الكربون تم طردها فجأة من بحيرة نيوس (الواقعة في الكاميرون) ، مما أدى إلى اختناق ما يقرب من 1700 شخص وعدد كبير من الحيوانات ، وهو ما فسره هذا القانون.
- تميل قابلية الذوبان التي يظهرها غاز معين في نوع سائل إلى الزيادة مع زيادة ضغط الغاز المذكور ، على الرغم من وجود استثناءات معينة عند الضغوط العالية ، مثل جزيئات النيتروجين (N 2).
- لا ينطبق قانون هنري عندما يكون هناك تفاعل كيميائي بين المادة التي تعمل كمذاب وتلك التي تعمل كمذيب ؛ هذا هو الحال بالنسبة للكهارل ، مثل حمض الهيدروكلوريك (حمض الهيدروكلوريك).
المراجع
- كروكفورد ، HD ، نايت صموئيل ب. (1974). أساسيات الكيمياء الفيزيائية. (الطبعة السادسة). افتتاحية CECSA ، المكسيك. ص 111-119.
- محررو Encyclopaedia Britannica. (2018). قانون هنري. تم الاسترجاع في 10 مايو 2018 ، من: britannica.com
- Byju's. (2018). ما هو قانون هنري؟. تم الاسترجاع في 10 مايو 2018 ، من: byjus.com
- Leisurepro & Aquaviews. (2018). قانون هنري تم الاسترجاع في 10 مايو 2018 من: leisurepro.com
- مؤسسة أننبرغ. (2017). القسم 7: قانون هنري. تم الاسترجاع في 10 مايو 2018 من: learner.org
- مونيكا جونزاليس. (25 أبريل 2011). قانون هنري. تم الاسترجاع في 10 مايو 2018 من: quimica.laguia2000.com
- إيان مايلز. (24 يوليو 2009). غواص.. تم الاسترجاع في 10 مايو 2018 ، من: flickr.com