Henryho zákon

Henryho zákon udává souvislost parciálního tlaku páry dané látky nad roztokem a jejího podílu v tomto roztoku. Zákon byl formulován anglickým chemikem Williamem Henrym, který zkoumal tlak par nad reálnými roztoky.

Základní formulace

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}\cdot 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 tohoto zákona zní: Henryho zákon vyjadřuje závislost rozpustnosti x_I plynu v kapalině na jeho tlaku p_I nad kapalinou při konstantní teplotě.

x_{I}={\frac {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.

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

Literatura

Zusková, I.: Stručné poznámky k přednášce z Fyzikální chemie I.
Atkins, P., de Paula, J. : Physical chemistry, seventh edition, Wh.Freeman

Externí odkazy

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/je00033a018 Sechenov
http://www.nist.gov/data/PDFfiles/jpcrd606.pdf Archivováno 21. 2. 2013 na Wayback Machine.