Problema do Exemplo da Lei de Henry

Calcular a concentração de gás em uma solução

Você pode usar a lei de Henry para calcular a quantidade de dióxido de carbono em uma lata de refrigerante. Steve Allen/Getty Images

A lei de Henry é uma lei dos gases formulado pelo químico britânico William Henry em 1803. A lei afirma que a uma temperatura constante, a quantidade de gás dissolvido em um volume de um líquido especificado é diretamente proporcional à pressão parcial do gás em equilíbrio com o líquido. Em outras palavras, a quantidade de gás dissolvido é diretamente proporcional à pressão parcial de sua fase gasosa. A lei contém um fator de proporcionalidade que é chamado de constante da lei de Henry.

Este exemplo de problema demonstra como usar a lei de Henry para calcular a concentração de um gás em solução sob pressão.

Problema da Lei de Henry

Quantos gramas de dióxido de carbono são dissolvidos em uma garrafa de 1 L de água gaseificada se o fabricante usa uma pressão de 2,4 atm no processo de engarrafamento a 25 °C? Dado: KH de CO2 em água = 29,76 atm/(mol/L ) a 25 °CSoluçãoQuando um gás é dissolvido em um líquido, as concentrações acabarão por atingir o equilíbrio entre a fonte do gás e a solução. A lei de Henry mostra que a concentração de um gás soluto em uma solução é diretamente proporcional à pressão parcial do gás sobre a solução.P = KHC onde:P é a pressão parcial do gás acima da solução.KH é a constante da lei de Henry para a solução. C é a concentração do gás dissolvido na solução. C = P/KHC = 2,4 atm/29,76 atm/(mol/L)C = 0,08 mol/LS como temos apenas 1 L de água, temos 0,08 mol de CO.

Converter mols para gramas:

massa de 1 mol de CO_dois= 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/mol de CO2 = 3,52 gResposta

Existem 3,52 g de CO_doisdissolvido em uma garrafa de 1 L de água gaseificada do fabricante.

Antes de uma lata de refrigerante ser aberta, quase todo o gás acima do líquido é dióxido de carbono . Quando o recipiente é aberto, o gás escapa, diminuindo a pressão parcial do dióxido de carbono e permitindo que o gás dissolvido saia da solução. É por isso que o refrigerante é efervescente.

Outras formas da lei de Henry

A fórmula para a lei de Henry pode ser escrita de outras maneiras para permitir cálculos fáceis usando diferentes unidades, particularmente de K_H. Aqui estão algumas constantes comuns para gases na água a 298 K e as formas aplicáveis ​​da lei de Henry:

Equação	KH= P/C	KH= C/P	KH= P/x	KH= Caq/Cgás
unidades	[EUsol· atm / molgás]	[molgás/ EUsol· caixa eletrônico]	[atm · molsol/ molgás]	sem dimensão
Odois	769,23	1.3 E-3	4.259 E4	3.180 E-2
Hdois	1282,05	7.8 E-4	7.088 E4	1.907 E-2
COdois	29.41	3.4 E-2	0,163 E4	0,8317
Ndois	1639,34	6.1 E-4	9.077 E4	1.492 E-2
Ele	2702,7	3.7 E-4	14,97 E4	9.051 E-3
Sim	2222,22	4.5 E-4	12h30 E4	1.101 E-2
Com	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

Onde:

• eu_solé litros de solução.
• c_aqé mols de gás por litro de solução.
• P é parcial pressão do gás acima da solução, tipicamente em pressão absoluta atmosférica.
• x_aqé a fração molar do gás em solução, que é aproximadamente igual aos mols de gás por mols de água.
• atm refere-se a atmosferas de pressão absoluta.

Aplicações da Lei de Henry

A lei de Henry é apenas uma aproximação aplicável para soluções diluídas. Quanto mais um sistema diverge das soluções ideais ( como em qualquer lei dos gases ), menos preciso será o cálculo. Em geral, a lei de Henry funciona melhor quando o soluto e o solvente são quimicamente semelhantes entre si.

A lei de Henry é usada em aplicações práticas. Por exemplo, é usado para determinar a quantidade de oxigênio e nitrogênio dissolvido no sangue de mergulhadores para ajudar a determinar o risco de doença descompressiva (as curvas).

Referência para valores KH

Francis L. Smith e Allan H. Harvey (setembro de 2007), 'Evite Armadilhas Comuns ao Usar a Lei de Henry', 'Progresso da Engenharia Química' (BOLSO) , págs. 33-39