2. Розчини газів в рідинах. Закон генрі

Розчинність газів в рідинах значною мірою залежить від природи газу і розчинника, від Т і Р. Якщо між газом і розчинником немає хімічної взаємодії, то концентрація газу в розчині невелика.

Наприклад, за нормальних умов в 1 л води розчиняється 0,002г Н₂. Також мало розчиняється у воді N₂ . Розчинність О₂ у воді приблизно в 2 рази вища, ніж N₂, тому повітря, розчинене у воді, більше багате на О₂, ніж повітря атмосфери.

Деякі гази, наприклад, аміак, взаємодіють з водою і розчинність їх у воді велика (8,75г NH₃ в 1л Н₂О).

Залежність розчинності газів від тиску визначається законом Генрі (англійський хімік). Згідно цього закону:

Розчинність газу при постійній температурі прямо пропорційна тиску газу над розчином:

С = К ∙ р ;

де С – концентрація газу в розчині;

К - коефіцієнт пропорційності, що залежить від природи рідини і газу;

р - тиск газу над розчином.

Закон Генрі справджується тільки для розбавлених розчинів в умовах низьких тисків. Для суміші газів розчинність кожного з них пропорційна його парціальному тиску.

Гази, що вступають у взаємодію з розчинником (напр.NH₃, SO₂, НСl), закону Генрі не підкоряються. Їх розчинність також збільшується з підвищенням Р, але по більш складнішому закону.

Пониження тиску над розчином веде до зменшення розчинності газів і виділення його з рідини у вигляді пухирців. Прикладом можуть служити різні газовані напої, в яких при великому Р розчиняють СО₂. При відкриванні пляшки з такою водою тиск над рідиною різко знижується і розчинений СО₂ інтенсивно виділяється.

Зміною розчинності газів при різкому зниженні тиску пояснюється так звана кесонна хвороба. На великих глибинах водолаз дихає повітрям, що знаходиться під великим тиском. При таких тисках розчинність газів у крові відповідно до закону Генрі збільшується. На глибині 40м нижче рівня моря загальний тиск становить 600кПа і розчинність азоту в плазмі крові в 9 разів більше ніж на поверхні моря. При швидкому підніманні водолаза, що супроводжується різким зменшенням тиску, гази, розчинені в крові, починають бурно виділятися. Пухирці газу закупорюють судини, що й є причиною кесонної хвороби і може привести до тяжких наслідків.

Розчинність газів майже завжди протікає з виділенням теплоти.

З підвищенням температури рівновага зміщується в сторону ендотермічного процесу і розчинність газів зменшується (рис.4); з пониженням температури розчинність газів збільшується. Тривалим кип’ятінням можна майже повністю видалити розчинені гази з рідини, а насичення рідин газом доцільніше проводити при низьких температурах.

Рис.4. Залежність розчинності газів у воді від температури

Таблиця 1.5

Розчинність газів у воді при різних температурах, м³ газу/м³ води

Температура, К	Г а з
	О2	Н2	СО2	Н2S	SO2
273	0,049	0,022	1,71	4,76	79,8
293	0,031	0,018	0,88	2,58	39,4
313	0,021	0,017	0,53	1,66	18,8
333	0,010	0,016	0,36	1,19	10,6

Розчинність газів зменшується при наявності в розчині третього компонента. Так, в розчинах електролітів гази розчиняються значно гірше, ніж в чистій воді. Так, наприклад, при 20^оС і 101,3 кПа в 1л води розчиняється 6,7г Сl₂ , а в 26% розчині NaCl розчиняється 0,9г Сl₂. Тому при зберіганні Сl₂ над рідиною заміняють воду на розчин NaCl. Зменшують розчинність газів у воді й різні неелектроліти.