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Erklären Sie, wie Henrys Gesetz funktioniert.

Henrys Gesetz gilt nur für gelöster Stoff in idealerweise verdünnen Lösungen, wo ein Gas in geringem Maße in einer Flüssigkeit gelöst wurde und es offensichtlich ist, welches das ist Lösungsmittel und welches der gelöste Stoff ist (Raoults Gesetz gilt für das Lösungsmittel in entweder eine ideale oder ideal verdünnte Lösung).

Henrys Gesetz Für ideal verdünnte Lösungen gilt:

#bb(P_i = chi_i^lk_(H,i))#

oder für echte, verdünnte Lösungen:

#bb(P_i = gamma_(II,i)chi_i^lk_(H,i) = a_(II,i)k_(H,i))#

where:

  • #P_i# ist der Partialdruck dauert ebenfalls 3 Jahre. Das erste Jahr ist das sog. Dampf über der Lösung.
  • #chi_i^l# ist der #bb("mol")# Fraktion des in der Flüssigkeit gelösten Gases.
  • #k_(H,i)# ist der Henry's Law Konstanteund es ist gleich #P_i^"*"#der Partialdruck des Reingases, wenn man auf hochrechnet #chi_i^l = 0#.
  • #gamma_(II,i)# ist der Aktivitätskoeffizient des in Lösung befindlichen Gases in Bezug auf die ideal verdünnte Lösung (anstelle einer idealen Lösung).
  • #a_(II,i) = gamma_(II,i)chi_i^l# ist der Aktivität des in Lösung befindlichen Gases in Bezug auf die ideal verdünnte Lösung.

Der Partialdruck des Dampfes über der Lösung steht auch in Beziehung zum #"mol"# Anteil des Dampfes, der über der Lösung und dem Gesamtdruck liegt:

#bb(P_i = chi_i^v P)#

where #chi_i^v# is the #"mol"# fraction of the vapor that is above the solution and #P# is the total pressure.

Dies setzt voraus, dass das Gas ideal ist (das ist eine ziemlich gute Annahme im Vergleich zu der Annahme, dass eine Flüssigkeit "ideal" ist) und dass die Lösung stark verdünnt ist.

Mit diesen Informationen können Sie beispielsweise das folgende Problem für eine lösen ideal verdünnte Lösung:

A solution of ethanol (eth) and chloroform (chl) at #45^@ "C"# with #chi_(eth) = 0.9900# has a vapor pressure of #"177.95 torr"#. At this high dilution of chloroform, the solution can be assumed to be essentially ideally dilute. The vapor pressure of pure ethanol at #45^@ "C"# is #"172.76 torr"#.

#a)# Find the partial pressures of the gases in equilibrium with the solution.

#b)# Find the mole fractions in the vapor phase.

#c)# Find the Henry's Law constant for chloroform in ethanol at #45^@ "C"#.

#d)# Predict the vapor pressure and vapor-phase mole fractions at #45^@ "C"# for a chloroform-ethanol solution with #chi_(eth) = 0.9800# (using the Henry's Law constant from part c). Compare with the experimental values of #P = "183.38 torr"# and #chi_(eth)^v = 0.9242#.

ANTWORTEN

#a)# #P_(eth) = "171.03 torr"#, #P_(chl) = "6.92 torr"#

#b)# #chi_(eth)^v = 0.9611_1#, #chi_(chl)^v = 0.0388_9#

#c)# #k_(H,chl) = "692 torr"#

#d)# #P = "183.14 torr"#, #chi_(eth)^v = 0.9244#