A nyomás hatása a gázok Oldhatóságára: Henry törvénye
a külső nyomásnak nagyon kevés hatása van a folyadékok és szilárd anyagok oldhatóságára. Ezzel szemben a gázok oldhatósága növekszik, mivel a gáz részleges nyomása az oldat felett nő., Ezt a pontot a \(\PageIndex{4}\) ábra szemlélteti, amely a megnövekedett nyomás hatását mutatja az oldatban lévő oldott gázmolekulák és az oldat feletti gázfázisban lévő molekulák között kialakult dinamikus egyensúlyra. Mivel a gázfázisban lévő molekulák koncentrációja növekszik a nyomás növekedésével, az oldott gázmolekulák koncentrációja az oldatban egyensúlyban is magasabb, nagyobb nyomáson.,
A kapcsolat nyomás, valamint a oldhatóság, hogy a gáz a leírt mennyiségi által Henry törvény, amelynek neve a felfedezője, az angol orvos, vegyész, a William Henry (1775-1836):
\
, ahol a
- \(C -\) az a koncentrációja az oldott gáz egyensúlyi helyzetben,
- \(O\) a részleges nyomás a gáz,
- \(a k\) a Henry törvény állandó, ami kell meghatározni kísérletileg minden kombináció a benzin, oldószer, valamint a hőmérséklet.,
bár a gázkoncentráció bármely kényelmes egységben kifejezhető, kizárólag a molaritást fogjuk használni. A Henry ‘ s law constant egységei tehát mol/(l·atm) = m/atm. A 20°C-os vízben lévő több gáz oldására vonatkozó Henry-törvény állandóinak értékeit a \(\PageIndex{1}\) táblázat tartalmazza.
mivel a \(\PageIndex{1}\) táblázatban szereplő adatok azt mutatják, hogy az oldott gáz koncentrációja vízben egy adott nyomáson erősen függ annak fizikai tulajdonságaitól. Számos kapcsolódó anyag esetében a londoni diszperziós erők növekednek a molekulatömeg növekedésével., Így a 18. csoport elemei között a Henry törvény állandói zökkenőmentesen növekednek tőle az Ar-ig. A táblázat azt is mutatja, hogy \(O_2\) majdnem kétszer olyan oldható, mint \(N_2\). Bár a londoni diszperziós erők túl gyengék ahhoz, hogy megmagyarázzanak egy ilyen nagy különbséget, \(O_2\) paramágneses, ezért polarizáltabb, mint \(N_2\), ami magyarázza annak magas oldhatóságát.
a vízzel reagáló gázok nem engedelmeskednek Henry törvényének.
Henry törvénye fontos alkalmazásokkal rendelkezik., Például \(CO_2\) buborékok alakulnak ki, amint egy szénsavas ital kinyílik, mert az italt \(CO_2\) alatt palackozták 1 atm-nél nagyobb nyomáson. A palack kinyitásakor az oldat feletti \(CO_2\) nyomás gyorsan csökken, az oldott gáz egy része buborékként távozik az oldatból. Henry törvénye azt is megmagyarázza, hogy a búvároknak miért kell vigyázniuk arra, hogy merülés után lassan felemelkedjenek a felszínre, ha sűrített levegőt lélegeznek. A víz alatti nagyobb nyomásnál a levegőből több N2 oldódik fel a búvár belső folyadékaiban., Ha a búvár túl gyorsan emelkedik, a gyors nyomásváltozás miatt az N2 kis buborékai alakulnak ki az egész testben, ez a “kanyarok” néven ismert állapot.”Ezek a buborékok blokkolhatják a vér áramlását a kis véredényeken keresztül, nagy fájdalmat okozva, sőt bizonyos esetekben végzetesnek bizonyulhatnak.
a vízben \(O_2\) állandó alacsony normája miatt a vízben oldott oxigén szintje túl alacsony ahhoz, hogy támogassa a többsejtű organizmusok, köztük az emberek energiaigényét., A belső folyadékok \(O_2\) koncentrációjának növelése érdekében az organizmusok nagymértékben oldódó hordozómolekulákat szintetizálnak, amelyek \(O_2\) reverzibilisen kötődnek. Például az emberi vörösvértestek tartalmaznak egy hemoglobin nevű fehérjét, amely kifejezetten kötődik \(O_2\), és megkönnyíti a tüdőből a szövetekbe történő szállítását, ahol az élelmiszer-molekulák oxidálására használják az energia biztosítására. A hemoglobin koncentrációja a normál vérben körülbelül 2,2 mM, minden hemoglobin molekula négy \(O_2\) molekulát képes megkötni., Bár az oldott \(O_2\) koncentrációja a vérszérumban 37°C-on (normál testhőmérséklet) csak 0,010 mM, a teljes oldott \(O_2\) koncentráció 8,8 mM, majdnem ezerszer nagyobb, mint hemoglobin nélkül lehetséges. A fluorozott alkánokon alapuló szintetikus oxigénhordozókat a teljes vér sürgősségi helyettesítésére fejlesztették ki. Az adományozott vérrel ellentétben ezek a “vérpótlók” nem igényelnek hűtést, hosszú eltarthatósági idejük van., A \(O_2\) nagyon magas Henry-törvény állandói az oldott oxigén koncentrációt eredményezik, amely hasonló a normál vérhez.
