Henryho zákon

William Henry

První formulace

Henryho zákon byl formulován anglickým chemikem Williamem Henrym. Zkoumal tlak par nad reálnými roztoky a zjistil, že pro páry rozpuštěné látky platí přímá úměra mezi tlakem par rozpuštěné látky a molárním zlomkem x_I této látky v roztoku. Konstantou úměrnosti je Henryho konstanta - K_I, charakteristická pro daný plyn.

$p_I = K_I*x_I$

Tento vztah je analogický k Raoultovu zákonu. Liší se pouze konstantou úměrnosti. V Raoultově zákonu vystupuje tenze par čisté látky za standardních podmínek. Tento zákon, ale platí naopak pro rozpouštědlo, pro látku v nadbytku.

Změna tenze par nad rozpouštědlem je přímo úměrná velikosti molárního zlomku této látky v roztoku. Pro látku ve velkém nadbytku se změna tenze páry příliš neliší od změny tenze par čisté látky, a proto pro velmi koncentrované roztoky tento zákon přibližně platí. Naopak změna tenze par minoritní složky se velmi liší od změny tenze par čisté látky, tudíž již nezávisí na molárním zlomku a velikost tenze par zředěných roztoků proto nemůžeme s jistotou určit. Proto se zavedla empiricky(=na základě skutečného měření) stanovovaná Henryho konstanta.

Druhá formulace

Druhá užitečná formulace toho zákona zní: Henryho zákon vyjadřuje závislost rozpustnosti x_I plynu v kapalině na jeho tlaku p_I nad kapalinou při konstantní teplotě.

$x_I = p_I/K_I$

Henryho konstanta závisí na teplotě. S rostoucí teplotou se zvyšuje. To lze velmi snadno vypozorovat v praxi. Stačí ohřát vodu na teplotu okolo 50 °C a začnou se objevovat první bublinky. To nejsou bublinky vodní páry, ale plyny ve vodě rozpuštěné - z největší části dusík.

Potápěči

Další tvary

V technické literatuře je možné nalézt další tvary, kde místo molárního zlomku nebo tlaku vystupuje koncentrace. S tím se také mění rozměr Henryho konstanty. Více najdete na anglické wikipedii.

Ideální roztok

Roztok, ve kterém platí Raoultův zákon pro jakoukoliv složku a pro jakýkoliv poměr složek se nazývá ideální. Předpokládáme u něj ideální chování - interakce částic A-B jsou stejné jako interakce A-A a B-B. Zanedbáváme tedy rozdílnost interakcí typu dipól-dipól, hydrofobní interakce, vodíkové můstky nebo Van der Waalsovy síly. Díky nim se určitá složka může vypařovat více než předpovídá Raoultův zákon a méně než předpovídá Henryho zákon. Navíc závislost tenze páry (míry vypařování) na molárním zlomku není lineární.

Praktické využití

Henryho konstanty se tabelují, určují rozpustnost plynů v kapalině.

Pro potápěče má Henryho zákon význam v souvislosti se sycením a vysycováním biologicky inertních plynů (při dýchání vzduchu dusík, při použití hloubkové směsi trimix i helium). Po nasycení v hloubce dochází při vynořování k poklesu okolního tlaku a tím přesycení. Při přesycení nad určitou hranici musí potápěč zpomalit výstup a dělat dekompresní zastávky, jinak by mu hrozil vznik netolerovatelného množství bublinek v tkáních a Dekompresní nemoc.

Odkazy

1. http://en.wikipedia.org/wiki/William_Henry_%28chemist%29

Použitá literatura

1. Zusková, I.: Stručné poznámky k přednášce z Fyzikální chemiie I.

2. Atkins, P., de Paula, J. : Physical chemistry, seventh edition, Wh.Freeman,

• http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/je00033a018 Sechenov
• http://www.nist.gov/data/PDFfiles/jpcrd606.pdf