Lei da Equação de Henry, Desvio, Aplicações

O Lei de Henry Afirma que, a uma temperatura constante, a quantidade de gás dissolvido em um líquido é diretamente proporcional à sua pressão parcial sobre a superfície do líquido.

Foi postulado no ano de 1803 pelo físico e químico inglês William Henry. Sua lei também pode ser interpretada desta maneira: se a pressão sobre o líquido aumenta, maior é a quantidade de gás nela dissolvida.

Aqui o gás é considerado como o soluto da solução. Ao contrário do soluto sólido, a temperatura tem um efeito negativo na sua solubilidade. Assim, à medida que a temperatura aumenta, o gás tende a escapar do líquido mais facilmente para a superfície.

Isso ocorre porque o aumento da temperatura fornece energia para as moléculas gasosas, que colidem umas com as outras para formar bolhas (imagem superior). Então, essas bolhas superam a pressão externa e escapam do seno do líquido.

Se a pressão externa for muito alta e o líquido permanecer frio, as bolhas serão solubilizadas e apenas algumas moléculas gasosas irão "assombrar" a superfície.

Índice

• 1 Equação da lei de Henry
• 2 desvio
• 3 Solubilidade de um gás no líquido
  • 3,1 insaturados
  • 3.2 Saturado
  • 3.3 Oversaturada
• 4 aplicações
• 5 exemplos
• 6 referências

Equação da Lei de Henry

Pode ser expresso pela seguinte equação:

P = K_H∙ C

Onde P é a pressão parcial do gás dissolvido; C é a concentração do gás; e que_H é a constante de Henry.

É necessário entender que a pressão parcial de um gás é aquela que individualmente exerce uma espécie de resto da mistura gasosa total. E a pressão total nada mais é do que a soma de todas as pressões parciais (Lei de Dalton):

P_Total= P₁ + P₂ + P₃+ ... + P_n

O número de espécies gasosas que compõem a mistura é representado por n. Por exemplo, se houver vapor de água e CO na superfície de um líquido₂, n é igual a 2.

Desvio

Para gases que são pouco solúveis em líquidos, a solução aproxima-se idealmente da conformidade com a lei de Henry para o soluto.

No entanto, quando a pressão é alta, ocorre um desvio de Henry, porque a solução deixa de se comportar como ideal diluída.

Que significa? Que as interações soluto-soluto e soluto-solvente começam a ter seus próprios efeitos. Quando a solução é muito diluída, as moléculas de gás são "exclusivamente" rodeadas de solvente, desprezando os possíveis encontros entre si.

Portanto, quando a solução não é mais a diluição ideal, a perda de comportamento linear no gráfico P é observada_eu vs X_eu.

Em conclusão a este aspecto: A lei de Henry determina a pressão de vapor de um soluto em uma solução diluída ideal. Enquanto para o solvente, a lei de Raoult se aplica:

P_Um = X_Um∙ P_Um^*

Solubilidade de um gás no líquido

Quando um gás é bem dissolvido em um líquido, como o açúcar na água, ele não pode ser distinguido do ambiente, formando assim uma solução homogênea. Em outras palavras: não são observadas bolhas no líquido (ou cristais de açúcar).

No entanto, a solvatação eficiente das moléculas gasosas depende de algumas variáveis, tais como: a temperatura do líquido, a pressão que o afeta e a natureza química dessas moléculas comparadas às do líquido.

Se a pressão externa for muito alta, as chances de o gás penetrar na superfície do líquido aumentam. E, por outro lado, as moléculas gasosas dissolvidas são mais difíceis de superar a pressão incidente para escapar para o exterior.

Se o sistema líquido-gás estiver sob agitação (como acontece no mar e nas bombas de ar dentro do tanque), a absorção de gás é favorecida.

E como a natureza do solvente afeta a absorção de um gás? Se for polar, como a água, mostrará afinidade por solutos polares, isto é, por aqueles gases que possuem um momento dipolar permanente. Enquanto se for apolar, como hidrocarbonetos ou gorduras, preferirá moléculas gasosas apolares

Por exemplo, amônia (NH₃) é um gás muito solúvel em água devido às interações por ligações de hidrogênio. Enquanto esse hidrogênio (H₂), cuja molécula pequena é apolar, interage fracamente com a água.

Além disso, dependendo do estado do processo de absorção de gás no líquido, os seguintes estados podem ser estabelecidos neles:

Insaturado

O líquido é insaturado quando é capaz de dissolver mais gás. Isso ocorre porque a pressão externa é maior que a pressão interna do líquido.

Saturado

O líquido estabelece um equilíbrio na solubilidade do gás, o que significa que o gás escapa na mesma velocidade com que entra no líquido.

Também pode ser visto da seguinte forma: se três moléculas de gás escapam no ar, outras três retornam ao líquido ao mesmo tempo.

Oversaturado

O líquido é supersaturado com gás quando sua pressão interna é maior que a pressão externa.E, antes de uma mudança mínima no sistema, ele liberará o excesso de gás dissolvido até que o equilíbrio seja restaurado.

Aplicações

- A lei de Henry pode ser aplicada para calcular a absorção de gases inertes (nitrogênio, hélio, argônio, etc.) em diferentes tecidos do corpo humano, e isso, junto com a teoria de Haldane, é a base das tabelas. de descompressão.

- Uma aplicação importante é a saturação do gás no sangue. Quando o sangue é insaturado, o gás se dissolve nele até ficar saturado e parar de se dissolver mais. Quando isso acontece, o gás dissolvido no sangue vai para o ar.

- A gaseificação de refrigerantes é um exemplo da lei de Henry aplicada. Refrigerantes têm CO₂ dissolvido sob altas pressões, mantendo assim cada um dos componentes combinados que o compõem; e, além disso, mantém o sabor característico por muito mais tempo.

Quando a garrafa de refrigerante é descoberta, a pressão sobre o líquido diminui, liberando a pressão imediatamente.

Porque a pressão no líquido é agora mais baixa, a solubilidade do CO₂ desce e escapa para a atmosfera (pode ser notado na subida das bolhas do fundo).

- À medida que um mergulhador desce a maiores profundidades, o nitrogênio inalado não pode escapar porque a pressão externa o previne, dissolvendo-se no sangue do indivíduo.

Quando o mergulhador sobe rapidamente para a superfície, onde a pressão externa se torna menor, o nitrogênio começa a borbulhar no sangue.

Isso causa o que é conhecido como desconforto de descompressão. É por esta razão que os mergulhadores são obrigados a subir lentamente, de modo que o nitrogênio escapa mais lentamente do sangue.

- Estudo dos efeitos da diminuição do oxigênio molecular (O₂) dissolvido no sangue e tecidos de alpinistas ou praticantes de atividades que envolvam permanência prolongada em altas altitudes, bem como em habitantes de lugares bastante altos.

- Pesquisa e aperfeiçoamento dos métodos utilizados para evitar desastres naturais que podem ser causados ​​pela presença de gases dissolvidos em enormes massas de água que podem ser liberadas de forma violenta.

Exemplos

A lei de Henry só se aplica quando as moléculas estão em equilíbrio. Aqui estão alguns exemplos:

- Na solução de oxigênio (O₂) na corrente sanguínea, essa molécula é considerada pouco solúvel em água, embora sua solubilidade aumente consideravelmente devido ao alto conteúdo de hemoglobina nela presente. Assim, cada molécula de hemoglobina pode se ligar a quatro moléculas de oxigênio que são liberadas nos tecidos a serem utilizados no metabolismo.

- Em 1986, houve uma nuvem espessa de dióxido de carbono que foi subitamente expulso do Lago Nyos (localizado nos Camarões), sufocando cerca de 1700 pessoas e um grande número de animais, o que foi explicado por esta lei.

- A solubilidade que um determinado gás manifesta em uma espécie líquida geralmente aumenta à medida que a pressão do gás aumenta, embora em certas altas pressões haja certas exceções, como moléculas de nitrogênio (N₂).

- A lei de Henry não é aplicável quando há uma reação química entre a substância que atua como soluto e a que atua como solvente; Tal é o caso dos eletrólitos, como o ácido clorídrico (HCl).

Referências 

1. Crockford, H.D., Cavaleiro Samuel B. (1974). Fundamentos da fisicoquímica. (6a ed.). Editorial C.E.C.S.A., México. P 111-119.
2. Os editores da Enciclopédia Britânica. (2018) Lei de Henry. Retirado em 10 de maio de 2018, de: britannica.com
3. Byju's (2018) Qual é a lei de Henry? Retirado em 10 de maio de 2018, de: byjus.com
4. Leisurepro & Aquaviews. (2018) Lei de Henry Retirado em 10 de maio de 2018, de: leisurepro.com
5. Fundação Annenberg. (2017). Seção 7: Lei de Henry. Retirado em 10 de maio de 2018, de: learner.org
6. Monica Gonzalez (25 de abril de 2011). Lei de Henry. Retirado em 10 de maio de 2018, de: quimica.laguia2000.com
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