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Legge di Henry: esercizi svolti-chimicamo

Legge di Henry: esercizi svolti

  |   Stechiometria, Termodinamica

La legge di Henry  stabilisce che, a temperatura costante, la quantità di un determinato gas che si scioglie in un determinato volume di un dato liquido è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas in equilibrio con il liquido.

La legge di Henry può anche essere formulata dicendo che la solubilità di un gas in un liquido è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas sovrastante il liquido.

Tale legge viene espressa matematicamente dall’espressione:

p = KH C

dove:

  • p è la pressione parziale del soluto nel gas sovrastante la soluzione
  • C è la concentrazione del soluto
  • KH è una costante tabulata espressa in termini di pressione/ concentrazione ed è detta costante di Henry e dipende dal soluto, dal solvente e dalla temperatura.

Dall’espressione della legge di Henry si ha:
KH = p/C ovvero 1/KH = C/p.

Tale relazione può essere adoperata quando, a temperatura costante, si verificano variazioni di condizioni. Se nello stato iniziale la concentrazione del gas disciolto è C1 e la pressione parziale dello stesso è p1 mentre dopo una variazione di condizioni la concentrazione del gas disciolto è C2 e la pressione parziale dello stesso è p2 si ha:

C1/p1  = C2/p2

Attenzione all’unità di misura di KH in quanto alcuni chimici utilizzano l’equazione C = KHp. In tal caso KH ( che è il reciproco di quella calcolata nella formulazione classica) ha dimensioni di M/atm (o, a seconda di come si esprime la concentrazione di g/L atm)

Esercizi svolti

1)       Calcolare i grammi di anidride carbonica disciolti in una bottiglia 1 L di acqua gassata se il produttore utilizza una pressione di 2,4 atm in il processo di imbottigliamento a 25 ° C.  KH di CO2 in acqua = 29,76 atm / (mol / l) a 25 ° C 

La legge di Henry mostra che la concentrazione di un gas disciolto  in una soluzione è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas sopra la soluzione.

Applicando la legge di Henry  p = KH C si ha:

C = p/KH

Sostituendo i valori : C = 2.4 atm / 29.75 atm/mol/L = 0.081 mol/L

Le moli di CO2 disciolte in 1 L sono quindi 0.081 quindi la massa di CO2 disciolta in 1 L è pari a:

0.081 mol∙44.009 g/mol= 3.6 g

2)      Calcolare la concentrazione di un gas disciolto in una soluzione alla pressione parziale di 56 mm Hg se quando ha una pressione parziale di 150 mm Hg la sua concentrazione è di 0.44 g/100 mL

Applicando l’equazione C1/p1  = C2/p2

Si ha: 0.44 g/ / 150 mm Hg = C2/ 56 mm Hg

Da cui C2 = 0.16 g O2/ 100 mL

3)      La solubilità di CO2 in acqua è di 0.161 g/100 mL a 20°C  quando ha pressione parziale pari a 760 mm Hg. Calcolare la pressione parziale di CO2 affinché la sua solubilità sia di 0.886 g/100 mL

Applicando l’equazione C1/p1  = C2/p2  si ha: 0.161 / 760 = 9.886 / p

Da cui p = pressione parziale di CO2 = 4182 mm Hg

 4)      Calcolare la solubilità dell’elio in acqua alla temperatura di 30 °C se la sua pressione parziale è di 1.43 atm e KH è pari a 2.70103 atm/M

Applicando l’equazione C = p/KH

Si ha: C = 1.43 atm /  2.70∙103 atm/M = 5.30∙10-4 M

5)      Se 27.0 g di acetilene si sciolgono in 1.00 L di acetone alla pressione di 1.0 atm. Calcolare la KH espressa in g/L atm e la solubilità dell’acetilene se la sua pressione parziale è di 12.5 atm

In questo caso viene chiesta la KH espressa in g/L atm per cui dobbiamo utilizzare l’equazione C = KHp.

Sostituendo i valori si ha:

27.0 g/L = KH ( 1.0 atm)

Da cui KH = 27.0 g/L atm

Alla pressione parziale di 12.5 atm si ha:

C = (27.0 g/ L atm) (12.5 atm) = 338 g/L

 

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