15 Вопрос. Растворы газов в жидкостях. Законы Генри, Генри-Дальтона, и.М. Сеченова.

Растворение газов в жидкостях почти всегда сопровождается выделением теплоты(энтальпия дельта H<0). Поэтому растворимость газов с повышением температуры согласно принципу Ле Шателье понижается. Эту закономерность часто используют для удаления растворенных газов из воды (например С02 ) кипячением. Иногда растворение газа сопровождается поглощением теплоты (например, растворение благородных газов в некоторых органических растворителях). В этом случае повышение температуры увеличивает растворимость газа.

Газ не растворяется в жидкости беспредельно. При некоторой концентрации газа X устанавливается равновесие:

При растворении газа в жидкости происходит значительное уменьшение объема системы. Поэтому повышение давления согласно принципу Ле Шателье должно приводить к смещению равновесия вправо, т. е. к увеличению растворимости газа. Если газ малорастворим в данной жидкости и давление невелико, то растворимость газа пропорциональна его давлению. Эта зависимость выражается законом Генри (1803г.): количество газа, растворенного при данной температуре в определенном объеме жидкости, при равновесии прямо пропорционально давлению газа.

Закон Генри может быть записан в следующей форме:

с _(Х) = K_r(X) * P_(X)

где с – концентрация газа в насыщенном растворе, моль/л;

P_(X) – давление газа X над раствором, Па;

K_r(X) – постоянная Генри для газа X.

Константа Генри зависит от природы газа, растворителя и температуры. Закон Генри справедлив лишь для сравнительно разбавленных растворов, при невысоких давлениях и отсутствии химического взаимодействия между молекулами растворяемого газа и растворителем.

Закон Генри является частным случаем общего закона Дальтона. Если речь идет о растворении не одного газообразного вещества, а смеси газов, то растворимость каждого компонента подчиняется закону Дальтона: растворимость каждого из компонентов газовой смеси при постоянной температуре пропорциональна парциальному давлению компонента над жидкостью и не зависит от общего давления смеси и индивидуальности других компонентов.

Иначе говоря, в случае растворения смеси газов в жидкости в математическое выражение закона Генри вместо подставляют парциальное давление р данного компонента.

Под парциальным давлением компонента понимают долю давления компонента от общего давления газовой смеси:

Р_i/ Р_общ

Парциальное давление компонента рассчитывают по формуле

Изучая растворимость газов в жидкостях в присутствии электролитов, русский врач-физиолог И. М. Сеченов (1829—1905) установил следующую закономерность (закон Сеченова): растворимость газов в жидкостях в присутствии электролитов понижается; происходит высаливание газов.

Р_i = Р_общ ?(X_i)

где p_i – парциальное давление компонента Х_i;

Р_общ – общее давление газовой смеси;

х(Х_i) – молярная доля i-ого компонента.

Изучая растворимость газов в жидкостях в присутствии электролитов, русский врач физиолог И. М. Сеченов (1829—1905) установил следующую закономерность (закон Сеченова): растворимость газов в жидкостях в присутствии электролитов понижается; происходит высаливание газов.

Дополнение к теме.

Генри-Дальтона закон

относится к растворимости газов в жидкости в зависимости от упругости этого газа, производящего давление на жидкость. При некотором определенном давлении и постоянной температуре растворяется в жидкости определенное количество газа, зависящее также и от свойств жидкости. При увеличении или уменьшении давления газовой атмосферы на жидкость с сохранением той же температуры увеличивается или уменьшается в таком же отношении количество растворенного газа. Эта зависимость и называется законом Г.-Дальтона; первоначально открытая Г., она была распространена Дальтоном на тот сложный случай, когда атмосфера жидкости состоит из двух или большего числа газов. В этих случаях количества газов, вступающих в раствор, пропорциональны тем частям полного давления их смеси, какие приходятся на долю каждого газа; это есть закон парциального (частного) давления. Если, например, атмосфера состоит из двух газов, взятых в равных объемах при одинаковой их температуре и упругости, то при общем давлении 760 мм (в одну атмосферу) парциальное давление каждого из газов составит 380 мм, а потому каждый газ растворится в жидкости в половинном количестве против того, которое соответствует полному давлению в одну атмосферу. Закону Г.-Дальтона довольно точно удовлетворяют лишь газы, мало растворимые в жидкости, но много растворимые отступают от него. В случаях химического сродства газов с жидкостью растворимость газов не следует приведенному закону даже и приблизительно. Ограничиваясь здесь кратким определением, отсылаем по этому сложному предмету к ст. Растворимость и Растворы.