Lei de Henry: Equação, Desvio, Aplicações

O Henry ‘s lei estabelece que a uma temperatura constante, a quantidade de gás dissolvido num líquido é directamente proporcional à sua pressão parcial sobre a superfície do líquido.

Foi postulado em 1803 pelo físico e químico inglês William Henry. Sua lei também pode ser interpretada desta maneira: se a pressão sobre o líquido for aumentada, maior será a quantidade de gás dissolvido nele.

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

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

Se a pressão externa for muito alta e o líquido permanecer frio, as bolhas solubilizarão e apenas algumas moléculas gasosas “pairarão” na superfície.

Equação da lei de Henry

Pode ser expressa pela seguinte equação:

P = K H ∙ C

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

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

P Total = P 1 + P 2 + P 3 +… + P n

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

Desvio

Para gases que não são muito solúveis em líquidos, a solução está próxima do ideal, em conformidade com a lei de Henry para o soluto.

No entanto, quando a pressão é alta, há um desvio em relação a Henry, porque a solução deixa de se comportar como uma diluição ideal.

Que significa? 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” cercadas por solvente, negligenciando os possíveis encontros entre elas.

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Portanto, quando a solução não é mais diluída ideal, a perda de comportamento linear é observada no gráfico P i vs X i .

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Concluindo este aspecto: a lei de Henry determina a pressão de vapor de um soluto em uma solução diluída ideal. Quanto ao solvente, a lei de Raoult se aplica:

P A = X A ∙ P A *

Solubilidade de um gás no líquido

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

No entanto, a solvatação eficiente de moléculas gasosas depende de algumas variáveis ​​como: a temperatura do líquido, a pressão que cai sobre ele e a natureza química dessas moléculas em comparação com as do líquido.

Se a pressão externa for muito alta, aumentam as chances do gás penetrar na superfície do líquido. Por outro lado, as moléculas gasosas dissolvidas acham mais difícil superar a pressão do incidente para escapar para o exterior.

Se o sistema de gás líquido estiver sob agitação (como ocorre no mar e nas bombas de ar dentro do tanque de peixes), 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 pelos solutos polares, ou seja, pelos gases que possuem um momento dipolar permanente. Embora seja apolar, como hidrocarbonetos ou gorduras, prefere moléculas gasosas apolares

Por exemplo, amoníaco (NH 3 ) é um gás extremamente solúvel em água devido a interacções por pontes de hidrogénio. Embora o hidrogénio (H 2 ), cuja molécula pequena é apolar, interagem de forma fraca com a água.

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

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 taxa em que penetra no líquido.

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Também pode ser visto da seguinte forma: se três moléculas gasosas escapam para o ar, outras três retornam ao líquido ao mesmo tempo.

Sobredaturado

O líquido é supersaturado com gás quando a pressão interna é superior à pressão externa. E, antes de uma alteração mínima no sistema, ele liberará o excesso de gás dissolvido até que a balança seja restaurada.

Aplicações

– A lei de Henry pode ser aplicada para fazer cálculos de absorção de gases inertes (nitrogênio, hélio, argônio etc.) nos diferentes tecidos do corpo humano e que, juntamente com a teoria de Haldane, são a base das tabelas descompressão

– Uma aplicação importante é a saturação de gás no sangue. Quando o sangue não é saturado, o gás se dissolve nele, até ficar saturado e parar de se dissolver mais. Quando isso ocorre, o gás dissolvido no sangue passa para o ar.

– A gaseificação de refrigerantes é um exemplo da lei de Henry aplicada. Os refrigerantes têm CO 2 dissolvido, sob alta pressão, mantendo, assim, cada um dos componentes combinados, que compreendem; e também mantém o sabor característico por muito mais tempo.

Quando a garrafa de refrigerante é descoberta, a pressão acima do líquido diminui, liberando a pressão no local.

Como a pressão no líquido agora está mais baixa, a solubilidade do CO 2 cai e escapa para o meio ambiente (pode ser vista no aumento de bolhas do fundo).

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– Quando um mergulhador desce a profundidades maiores, o nitrogênio inalado não pode escapar porque a pressão externa o impede, dissolvendo-se no sangue do indivíduo.

Quando o mergulhador sobe rapidamente para a superfície, onde a pressão externa é novamente baixa, o nitrogênio começa a borbulhar no sangue.

Isso causa o que é conhecido como desconforto descompressivo. É por esse motivo que os mergulhadores devem subir lentamente, para que o nitrogênio escape mais lentamente do sangue.

– Estudo dos efeitos da diminuição do oxigênio molecular (O 2 ) dissolvido no sangue e nos tecidos de alpinistas ou praticantes de atividades que envolvem permanência prolongada em grandes altitudes, bem como em habitantes de locais bastante altos.

– Pesquisa e aprimoramento dos métodos utilizados para evitar desastres naturais que podem ser causados ​​pela presença de gases dissolvidos em grandes massas de água que podem ser violentamente liberadas.

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Exemplos

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

– Na dissolução de oxigênio (O 2 ) no fluido sanguíneo, essa molécula é considerada pouco solúvel em água, embora sua solubilidade seja bastante aumentada pelo alto conteúdo de hemoglobina nela contido. Assim, cada molécula de hemoglobina pode ser ligada a quatro moléculas de oxigênio que são liberadas nos tecidos para serem usadas no metabolismo.

– Em 1986, houve uma espessa nuvem de dióxido de carbono que foi repentinamente expelida do lago Nyos (localizado nos Camarões) sufocando aproximadamente 1700 pessoas e um grande número de animais, o que foi explicado por esta lei.

– A solubilidade que um dado gás manifesta em uma espécie líquida geralmente aumenta à medida que a pressão do referido gás aumenta, embora a altas pressões ocorram certas exceções, como as moléculas de nitrogênio (N 2 ).

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

Referências

  1. Crockford, HD, Cavaleiro Samuel B. (1974). Fundamentos da físico-química. (6a ed.). Editorial CECSA, México. P 111-119.
  2. Os editores da Encyclopaedia Britannica. (2018). A lei de Henry Recuperado em 10 de maio de 2018, de: britannica.com
  3. Byju’s (2018). Qual é a lei de Henry? Recuperado em 10 de maio de 2018, de: byjus.com
  4. Leisurepro e Aquaviews. (2018). Lei de Henry Recuperado em 10 de maio de 2018, de: leisurepro.com
  5. Fundação Annenberg. (2017). Seção 7: Lei de Henry. Recuperado em 10 de maio de 2018, de: learner.org
  6. Monica Gonzalez (25 de abril de 2011). Lei de Henry. Recuperado em 10 de maio de 2018, de: quimica.laguia2000.com
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