efectul presiunii asupra solubilității gazelor: Legea lui Henry
presiunea externă are un efect foarte redus asupra solubilității lichidelor și solidelor. În schimb, solubilitatea gazelor crește pe măsură ce presiunea parțială a gazului deasupra unei soluții crește., Acest punct este ilustrat în figura \(\PageIndex{4}\), care arată efectul presiunii crescute asupra echilibrului dinamic care se stabilește între moleculele de gaz dizolvate în soluție și moleculele din faza gazoasă deasupra soluției. Deoarece concentrația moleculelor în faza gazoasă crește odată cu creșterea presiunii, concentrația moleculelor de gaz dizolvate în soluție la echilibru este, de asemenea, mai mare la presiuni mai mari.,
relația dintre presiune și solubilitatea unui gaz este descrisă cantitativ de legea lui Henry, care este numit după descoperitorul său, în limba engleză medic și chimist, William Henry (1775-1836):
\
- \(C\) este concentrația gazelor dizolvate la echilibru,
- \(P\) este presiunea parțială a gazului, și
- \(k\) este constanta legii lui Henry, care trebuie să fie determinate experimental pentru fiecare combinație de gaze, solvent, și de temperatură.,deși concentrația gazului poate fi exprimată în orice unități convenabile, vom folosi exclusiv molaritatea. Unitățile Constantei Legii lui Henry sunt, prin urmare, mol/(l·atm) = m/atm. Valorile constantelor Legii lui Henry pentru soluțiile mai multor gaze în apă la 20°C sunt enumerate în tabelul \(\PageIndex{1}\).după cum demonstrează datele din tabelul \(\PageIndex{1}\), concentrația unui gaz dizolvat în apă la o presiune dată depinde puternic de proprietățile sale fizice. Pentru o serie de substanțe conexe, forțele de dispersie din Londra cresc pe măsură ce masa moleculară crește., Astfel, printre elementele grupului 18, constantele Legii lui Henry cresc lin de la el la Ne la Ar. Tabelul arată de asemenea că \(O_2\) este aproape de două ori mai solubil ca \(N_2\). Deși forțele de dispersie London sunt prea slabe pentru a explica o astfel de diferență mare, \(O_2\) este paramagnetic și, prin urmare, mai polarizable decât \(N_2\), ceea ce explică său ridicat de solubilitate.
gazele care reacționează cu apa nu respectă legea lui Henry.
Legea lui Henry are aplicații importante., De exemplu, bule de \(CO_2\) forma cât mai curând o băutură carbogazoasă este deschis pentru că băutura a fost îmbuteliată sub \(CO_2\) la o presiune mai mare de 1 atm. Când sticla este deschisă, presiunea \(CO_2\) deasupra soluției scade rapid, iar o parte din gazul dizolvat scapă din soluție sub formă de bule. Legea lui Henry explică, de asemenea, de ce scafandrii trebuie să fie atenți să urce la suprafață încet după o scufundare dacă respiră aer comprimat. La presiuni mai mari Sub apă, mai mult N2 din aer se dizolvă în fluidele interne ale scafandrului., Dacă scafandrul urcă prea repede, schimbarea rapidă a presiunii determină formarea de bule mici de N2 în tot corpul, o afecțiune cunoscută sub numele de „coturi.”Aceste bule pot bloca fluxul de sânge prin vasele mici de sânge, provocând dureri mari și chiar dovedindu-se fatale în unele cazuri.datorită Constantei scăzute a legii lui Henry pentru \(O_2\) în apă, nivelurile de oxigen dizolvat în apă sunt prea scăzute pentru a susține nevoile energetice ale organismelor multicelulare, inclusiv ale oamenilor., Pentru a crește concentrația \(O_2\) în fluidele interne, organismele sintetizează molecule purtătoare foarte solubile care leagă reversibil \(O_2\). De exemplu, eritrocitele umane conțin o proteină numită hemoglobină care leagă în mod specific \(O_2\) și facilitează transportul de la plamani la tesuturi, unde este utilizat pentru a oxida molecule alimentare pentru a furniza energie. Concentrația hemoglobinei în sângele normal este de aproximativ 2,2 mM și fiecare moleculă de hemoglobină poate lega patru molecule \(O_2\)., Deși concentrația de dizolvat \(O_2\) în serul sanguin la 37°C (temperatura normala a corpului) este doar 0.010 mM, total dizolvat \(O_2\) concentrația este de 8.8 mM, aproape de o mie de ori mai mare decât ar fi posibil fără hemoglobină. Purtătorii sintetici de oxigen pe bază de alcani fluorurați au fost dezvoltați pentru a fi utilizați ca înlocuitor de urgență pentru sângele integral. Spre deosebire de sângele donat, acești „înlocuitori de sânge” nu necesită refrigerare și au o durată lungă de depozitare., Constantele legii lui Henry foarte mari pentru \(O_2\) au ca rezultat concentrații de oxigen dizolvat comparabile cu cele din sângele normal.
