2. Растворимость веществ в воде

2.1. Растворимость газов в жидкостях

Пример1. В 55 см³ воды при 20 ⁰С и давлении 750 мм рт.ст. растворено 60,78 см³ ацетилена. Вычислить коэф­фициент растворимости (S) и коэффициент абсорбции (α).

Решение. Растворимость газов в жидкостях подчиняется закону Генри, согласно которому количество раство­ренного в воде газа пропорционально его давлению над раствором

С_Ж=К р (I)

где С_Ж ‑ концентрация растворенного газа; р ‑ давление газа над раствором; К ‑ коэффициент пропорциональности, зависящий от природы газа, растворителя и температуры, но не зависящий от давления. Так как давление газа пропорционально его концентрации С_Г над жидкостью: р= К^” С_Г, то подставив это значение в уравнение I, получаем С_Ж=КК^” ∙С_Г, произведение КК^”= есть величина постоянная, обозначаемая через S.

Она называется коэффициентом растворимости или растворимостью газа и определяется как измеренный при данной температуре и равновесном давлении объем газа, который растворяется в одном объеме жидкости.

Если дана смесь газов, то каждый из них растворяется пропорционально своей растворимости и парциальному давлению при состоянии равновесия (закон Генри – Дальтона).

S =

S=

От коэффициента растворимости нужно отличать коэффициент абсорбции α. Он представляет собой приведенный к 0⁰ С и давлению 101,3 кПа объем газа, растворенного в одном объеме жидкости при температуре опыта и парциального давления газа, равном 101,3 кПа.

Зависимость между этими коэффициентами выражается следующим соотношением:

(II)

Из него видно, что S =α при 0⁰ С.

Растворимость газов выражается и в других единицах, например количество граммов газа, расположенных в жидкости массой 100г при общем давлении (газа и паров жидкости), равном 101,3 кПа.

Согласно уравнению (II) коэффициент абсорбции равен:

Ответ: коэффициент абсорбции равен 1,03.

Пример2. Коэффициент растворимости оксида углерода II в воде при 0 ⁰С равен 0,0354. Вычислить массу СО, растворенного в 10 л воды при давлении 3800 мм рт.ст.

Решение. В 1 л воды при 0 ⁰С и давлении 760 мм рт.ст. растворится 0,0354 л СО и при давлении 3800 мм рт. ст. согласно закону Генри такой же объем т. е. 0,0354 л. В 10 л воды, при этих условиях растворится 0,354 л СО. Массу СО находим из уравнения Клайперона-Менделеева pV= m=

Ответ: масса СО составит 2,213 г.

Пример 3. В каком объеме воды при 20 ⁰С и давлении 187 гПа растворится 1г сероводорода? Коэффициент растворимости Н₂S при 20 ⁰С равен 2,77.

Решение. Определяем объем 1 г Н₂S при 20 ⁰С и давлении 187 гПа.

V= V=

В 1 л воды растворяется 2,77 л сероводорода. Следовательно, потребуется объем воды равный

3,839 2,77=1,386 (л)

Ответ: объем воды равен 1,386 л.