Efeito da Pressão sobre a Solubilidade dos Gases: Lei de Henry
a pressão Externa tem muito pouco efeito sobre a solubilidade de líquidos e sólidos. Em contraste, a solubilidade dos gases aumenta à medida que aumenta a pressão parcial do gás acima de uma solução., Este ponto é ilustrado na figura \(\PageIndex{4}\), que mostra o efeito do aumento da pressão sobre o equilíbrio dinâmico que é estabelecido entre as moléculas de gás dissolvido na solução e as moléculas na fase gasosa acima da solução. Como a concentração de moléculas na fase gasosa aumenta com o aumento da pressão, a concentração de moléculas de gás dissolvido na solução em equilíbrio também é maior a pressões mais elevadas.,
a relação entre A pressão e a solubilidade de um gás é descrito quantitativamente pela lei de Henry, que recebeu o nome de seu descobridor, o médico inglês e químico, William Henry (1775-1836):
\
onde
- \(C\) é a concentração de gás dissolvido no estado de equilíbrio,
- \(P\) é a pressão parcial do gás, e
- \(k\) é a constante da lei de Henry, que deve ser determinado experimentalmente para cada combinação de gasolina, solvente e temperatura.,
embora a concentração de gás possa ser expressa em quaisquer unidades convenientes, vamos usar a molaridade exclusivamente. As unidades da constante da Lei de Henrique são, portanto, mol / (L * atm) = m/atm. Os valores das constantes da Lei de Henry para soluções de vários gases na água a 20 ° C estão listados na tabela \(\PageIndex{1}\).
Como demonstram os dados do quadro \(\PageIndex{1}\), a concentração de um gás dissolvido em água a uma dada pressão depende fortemente das suas propriedades físicas. Para uma série de substâncias relacionadas, as forças de dispersão de Londres aumentam à medida que a massa molecular aumenta., Assim, entre os elementos do grupo 18, as constantes da lei de Henrique aumentam suavemente de ele para Ne para Ar. A tabela também mostra que \(O_2\) é quase duas vezes mais solúvel do que \(N_2\). Embora as forças de dispersão de Londres sejam demasiado fracas para explicar uma diferença tão grande, \(O_2\) é paramagnético e, portanto, mais polarizável do que \(N_2\), o que explica a sua alta solubilidade.
Gases que reagem com a água não obedecem à Lei de Henrique.
Henry’s law has important applications., Por exemplo, bolhas de \(CO_2\) formam-se assim que uma bebida carbonatada é aberta porque a bebida foi engarrafada sob \(CO_2\) a uma pressão superior a 1 atm. Quando o frasco é aberto, a pressão de \(CO_2\) acima da solução desce rapidamente e parte do gás dissolvido escapa da solução sob a forma de bolhas. A lei de Henry também explica por que mergulhadores têm que ter cuidado para ascender à superfície lentamente após um mergulho se eles estão respirando ar comprimido. Nas pressões mais altas sob a água, mais N2 do ar dissolve-se nos fluidos internos do mergulhador., Se o mergulhador sobe muito rapidamente, a rápida mudança de pressão faz com que pequenas bolhas de N2 se formem em todo o corpo, uma condição conhecida como “as curvas”.”Estas bolhas podem bloquear o fluxo de sangue através dos vasos sanguíneos pequenos, causando grande dor e até mesmo sendo fatal em alguns casos.
devido à constante da lei de baixo Henry para \(O_2\) na água, os níveis de oxigênio dissolvido na água são muito baixos para suportar as necessidades de energia de organismos multicelulares, incluindo humanos., Para aumentar a concentração \(O_2\) em fluidos internos, os organismos sintetizam moléculas portadoras altamente solúveis que se ligam \(O_2\) de forma reversível. Por exemplo, os glóbulos vermelhos humanos contêm uma proteína chamada hemoglobina que se liga especificamente \(O_2\) e facilita o seu transporte dos pulmões para os tecidos, onde é usado para oxidar moléculas de alimentos para fornecer energia. A concentração de hemoglobina no sangue normal é de cerca de 2,2 mM, e cada molécula de hemoglobina pode ligar quatro moléculas \(O_2\)., Embora a concentração de dissolvida \(O_2\) no soro sanguíneo, a 37°C (temperatura corporal normal) é apenas 0.010 mM, o total dissolvido \(O_2\) a concentração é de 8,8 mM, quase mil vezes maior do que seria possível sem hemoglobina. Os portadores de oxigênio sintéticos baseados em alcanos fluorados foram desenvolvidos para uso como um substituto de emergência para o sangue total. Ao contrário do sangue doado, estes “substitutos do sangue” não requerem refrigeração e têm uma longa vida útil., As suas constantes de Henry muito elevadas para \(O_2\) resultam em concentrações de oxigénio dissolvido comparáveis às do sangue normal.
