Llei de Henry: diferència entre les revisions

Déu el nom al químic anglès [[William Henry]] (1774-1836) que la descobrí de forma experimental el 1803<ref name="Henry1803">{{ref-publicació|volum=93|pàgines=29–274|cognom=Henry|nom=W.|títol=Experiments on the quantity of gases absorbed by water, at different temperatures, and under different pressures|publicació=Phil. Trans. R. Soc. Lond.|data=1803|doi=10.1098/rstl.1803.0004}}</ref> en el decurs de les seves investigacions sobre la [[solubilitat]] de diferents gasos en aigua en diferents condicions de pressió i de temperatura.<ref>{{Ref-web|url=https://www.learner.org/courses/chemistry/text/text.html?dis=U&num=Ym5WdElUQS9PU289&sec=YzJWaklUQS9OeW89|títol=Chemistry|consulta=2017-12-19}}</ref>

 

[[Fitxer:Champagne uncorking photographed with a high speed air-gap flash.jpg|miniatura|En obrir-se una botella de cava la pressió es redueix dràsticament i una gran quantitat de diòxid de carboni dissolt passa instantàniament a gas ]]

L'explicació teòrica de la llei de Henry es basa en la [[teoria cinètica molecular]]. En una dissolució molt diluïda, una [[molècula]] de solut (excepte en casos excepcionals) només té molècules de dissolvent com a veïnes properes i, per aquest motiu, hom pot suposar que la probabilitat d'escapament d'una molècula de solut particular de la fase líquida a la fase gas sigui independent de la concentració total de molècules de solut. En aquest cas, la velocitat d'escapament de les molècules de solut serà proporcional a la seva concentració en la dissolució, ja que si hi ha més molècules de solut n'hi haurà un nombre major que tenguin energia cinètica suficient per poder fugir del líquid.<ref name=":0" />

Per tant el solut s'acumularà en la fase gas. cada vegada hi haurà més molècules de solut i, per tant, n'hi haurà més amb major probabilitat de retornar al líquid. Aquesta situació arribarà a un equilibri quan la velocitat de retorn sigui igual a la velocitat d'escapament. Amb un gas molt diluït, aquesta velocitat de retorn serà proporcional a la [[pressió parcial]] del solut en estat gas. Així, hom espera que, per a una solució molt diluïda en solut, en equilibri amb un gas a molt baixa pressió, la pressió del gas serà proporcional a la quantitat de gas dissolt. Si bé l'argument anterior es considera només una primera aproximació, la llei de Henry es troba experimentalment per a totes les dissolucions diluïdes en què l'espècie molecular és la mateixa en la solució que en el gas.<ref name=":0">{{Ref-publicació|article=Henry's law {{!}} chemistry|publicació=Encyclopedia Britannica|llengua=en|url=https://www.britannica.com/science/Henrys-law}}</ref>

 

A la llei de Henry les concentracions poden expressar-se de diferents maneres, amb la qual cosa s'obtenen constants de Henry també diferents.

 

És la forma més emprada pels químics atmosfèrics. La concentració en la fase aquosa, <math>c_a</math>, s'empresa en mol/m³, la constant de Henry se simbolitza <math>H^{cp}</math>i té per unitats mol/Pa·m³, i la pressió Pa. L'expressió és: <math>c = H^{cp}\cdot p</math>

 

La concentració del gas en el líquid es pot expressar en fracció molar del solut en fase aquosa <math>x_a</math>, la constant de Henry se simbolitza <math>H^{xp}</math>amb unitats 1/Pa, i la pressió del gas, <math>p</math>, s'expressa en Pa. L'expressió és: <math>x_a = H^{xp}\cdot p</math>

 

Si en lloc de la pressió a la fase gas s'empra la concentració <math>c_g</math> s'empra la constant de Henry <math>H^{cc}</math>adimensional i l'expressió queda: <math>c_a = H^{cc}\cdot c_g</math>.La constant es relaciona amb la <math>H^{cp}</math> a partir de la llei dels gasos ideals: <math>H^{cc} = H^{cp} \times RT</math>, on <math>R</math> és la constant dels gasos i <math>T</math> la temperatura absoluta.