Розчинність газів у рідинах. Закони Генрі, Дальтона та Сєченова.

Розчинення газів у рідинах майже завжди супроводжується виділенням теплоти (ентальпія ДЯраств Іноді розчинення газу супроводжується поглинанням теплоти, наприклад розчинення шляхетних газів у деяких органічних розчинниках. У цьому випадку підвищення температури збільшує розчинність газу. Газ, як і багато інших речовин, не розчиняється в рідині безмежно . 11ри деякої концентрації газу X встановлюється рівновага: 11ри розчиненні газу в рідині відбувається значне зменшення об'єму системи. рідини і тиск невеликий, то розчинність газу пропорційна його тиску. законом Генрі (1803):

Кількість газу, розчиненого при даній температурі у певному обсязі рідини, при рівновазі прямо пропорційно тиску газу. Закон Генрі може бути записаний у такій формі: де з (X) - концентрація газу насиченому розчині, моль/л; р (X) - тиск газу X над розчином, Па; Я_г (X) - постійна Генрі для газу X, моль-л '• Па 1 . Константа Генрі залежить від природи газу, розчинника та температури. У табл. 8.3 представлені константи Генрі для деяких газів, розчинених у воді, при 298 К. Закон Генрі справедливий лише для порівняно розбавлених розчинів, при невисоких тисках та відсутності хімічної взаємодії між молекулами розчиняється газу та розчинника. Так, СО2 і NH3 вступають у хімічну взаємодію з водою, а АЛЕ дисоціює у воді, що різко підвищує розчинність цих газів.При дуже високих тисках розчинність газу може досягти максимуму, оскільки в цьому випадку зміна об'єму рідини внаслідок розчинення в ній газу стає порівнянною з об'ємом розчиненого газу. Таблиця 8.3 Константи Генрі для газів, розчинених у воді (298 К)

Закон Генрі є окремим випадком загального закону Дальтона. Якщо йдеться про розчинення не однієї газоподібної речовини, а суміші газів, то розчинність кожного компонента підпорядковується закону Дальтона: Розчинність кожного компонента газової суміші при постійній температурі пропорційна парціальному тиску компонента над рідиною і не залежить від загального тиску суміші та індивідуальних властивостей інших компонентів. Інакше кажучи, у разі розчинення суміші газів у рідині в математичний вираз закону Генрі (8.1) замість р (X) підставляють парціальний тиск р, даного компонента. Під парціальним тиском р, компонента розуміють частину загального тиску Ровш газової суміші, яка обумовлена ​​цим компонентом: приклад. Повітря є сумішшю, що складається в основному з трьох газів: 78% азоту, 21% кисню і 1% аргону (за обсягом). Визначте концентрацію азоту у воді при 298 К, ​​якщо постійна Генрі дорівнює 6,13*10 4 моль-л'-Па.

Оскільки повітря містить 78% азоту за обсягом, парціальний тиск азоту в повітрі при 101 325 Па становить 79 033,5 Па (об'ємна частка азоту дорівнює молярній частці азоту, звідси р(Иг) = А> ЩО, 78). Із закону Дальтона випливає, що c(N ₂) = * KN2) * Р (М₂), звідси c(N ₂) = 6,13-10 ~ 9 -79 033,5 = 4,84-10 ^ моль / л. Вивчаючи розчинність газів у рідинах у присутності електролітів, російський лікар-фізіолог І.М.Сєченов (1829-1905) встановив таку закономірність (Закон Сєченова): Розчинність газів у рідинах у присутності електролітів знижується; відбувається висолення газів. Математичний вираз закону Сєченова має такий вигляд: де с(Х) - розчинність газу X у присутності електроліту; з (X) - розчинність газу X в чистому розчиннику; з_е - Концентрація електроліту; До_з - Константа Сєченова, що залежить від природи газу, електроліту та температури. Однією з причин, що призводить до зменшення розчинності газів у присутності електролітів, є гідратація (сольватація) іонів електролітів молекулами розчинника. В результаті цього процесу зменшується кількість вільних молекул розчинника, а отже, знижується нею розчинна здатність. Мал. 8.2. Роль закону Генрі у життєдіяльності: а - розчинення газу у рідині. б - Розчинення газу в крові; р(Х|)- парцналь- ніс тиск речовини Х| в газі, с(Х|) - концентрація цієї речовини в розчині. Р_т - тиск газової дихальної суміші