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亨利定律四种表达公式适用的条件范围是指常数

发布时间:2021-09-01 15:43源自:知识作者:小街网阅读()

  亨利定律四种表达公式适用的条件范围是指常数
  亨利定律,是物理化学的基本定律之一。由英国的Henry(亨利)在1803年研究气体在液体中的溶解度规律时发现。可表述为:在一定温度和平衡状态下,气体在液体里的溶解度(用摩尔分数表示)和该气体的平衡分压成正比,用公式表示为pB=kx,BxB,其中xB是挥发性溶质B(即所溶解的气体)在溶液中的摩尔分数,pB是平衡时液面上该气体的压力,kx,B是一个常数,其数值决定于温度、压力及溶质和溶剂的性质。
亨利定律四种表达公式适用的条件范围是指常数
  定律简介
  亨利定律Henry's law,物理化学的基本定律之一,是英国的Henry(亨利)在1803年研究气体在液体中的溶解度规律时发现的,可表述为:“在等温等压下,某种挥发性溶质(一般为气体)在溶液中的溶解度与液面上该溶质的平衡压力成正比。”其公式为:
  Pg=Hx
  式中:H为Henry常数,x为气体摩尔分数溶解度,Pg为气体的分压。H能够很好的表示气体的溶解量,但是Henry定律只适用于溶解度很小的体系,严格而言,Henry定律只是一种近似规律,不能用于压力较高的体系。在这个意义上,Henry常数只是温度的函数,与压力无关。
  详细内容
  在稀溶液中挥发性溶质的实验中,实验表明,只有当气体在液体中的溶解度不很高时该定律才是正确的,此时的气体实际上是稀溶液中的挥发性溶质,气体压力则是溶质的蒸气压。所以亨利定律还可表述为:在一定温度下,稀薄溶液中溶质的蒸气分压与溶液浓度成正比。
  一般来说,气体在溶剂中的溶解度很小,所形成的溶液属于稀溶液范围。气体B在溶剂A中溶液的组成无论是由B的摩尔分数xB,质量摩尔浓度bB,浓度cB等表示时,均与气体溶质B的压力近似成正比。用公式表示时亨利定律可以有多种形式。如:
  PB=Kx,B·xB
  PB=Kb,B·bB
  PB=Kc,B·cB
  式中pB是稀薄溶液中溶质的蒸气分压;xB是溶质的物质的量分数;k为亨利常数,其值与温度,溶质和溶剂的本性有关,亨利系数基本不受压力影响。由于亨利定律中溶液组成标度的不同,亨利系数的单位不同,一定温度下同一溶质在同一溶剂中的数值也不一样,上式中的xB(溶质B的摩尔分数)、bB(质量摩尔浓度)或cB(物质的量浓度)等表示时k值将随之变化。Kx,Kb,Kc的单位分别为Pa,Pa·mol^-1·㎏,Pa·mo^l-1·dm^3。
  只有溶质在气相中和液相中的分子状态相同时,亨利定律才能适用。若溶质分子在溶液中有离解、缔合等,则上式中的xB(或mB、cB等)应是指与气相中分子状态相同的那一部分的含量;在总压力不大时,若多种气体同时溶于同一个液体中,亨利定律可分别适用于其中的任一种气体;一般来说,溶液越稀,亨利定律愈准确,在xB→0时溶质能严格服从定律。
  实例
  温度不同,亨利系数不同,温度升高,挥发性溶质的挥发能力增强,亨利系数增大。换而言之,同样分压下温度升高,气体的溶解度减小。
  若有几种气体同时溶于同一溶剂中形成稀溶液时,每种气体的平衡分压与其溶解度关系分别适用亨利定律。空气中的N2和O2在水中的溶解就是这样的例子。表1给出25℃下几种气体在水中和在苯中的亨利系数。
  (1)亨利定律的数学表达式可有下列几种形式:
  PB=kB(x)xB
  PB=kB(m)mB
  PB=kB(c)cB
  式中xB是溶质B的摩尔分数,mB是溶质B的质量摩尔浓度,单位为mol·kg-1,cB是为溶质B的物质的量浓度,单位为mol·dm-3,KB(x),KB(m),KB(c)均称为亨利常数。
  (2)适用场合:
  只有溶质在气相中和液相中的分子状态相同时,亨利定律才能适用。
  若溶质分子在溶液中有离解、缔合等,则上式中的xB(或mB、cB等)应是指与气相中分子状态相同的那一部分的含量;
  在总压力不大时,若多种气体同时溶于同一个液体中,亨利定律可分别适用于其中的任一种气体;
  一般来说,溶液越稀,亨利定律愈准确,在xB→0时溶质能严格服从定律。
  1803年英国化学家w.亨利研究气体在液体中的溶解度时,总结出一条经验规律,“在一定的温度和压强下,一种气体在液体里的溶解度与该气体的平衡压强成正比”。该定律适用的条件是其气体的平衡分压不大,气体在溶液中不与溶剂起作用,(或起一些反应,但极少电离)。被溶解气体的数量可用不同的浓度表示。
  在一定温度下,气体在液体中的饱和浓度与液面上该气体的平衡分压成正比。它是英国的W.亨利于1803年在实验基础上发现的经验规律。实验表明,只有当气体在液体中的溶解度不很高时该定律才是正确的,此时的气体实际上是稀溶液中的挥发性溶质,气体压力则是溶质的蒸气压。所以亨利定律还可表述为:在一定温度下,稀薄溶液中溶质的蒸气分压与溶液浓度成正比:pB=kxB,式中pB是稀薄溶液中溶质的蒸气分压;xB是溶质的物质的量分数;k为亨利常数,其值与温度、压力以及溶质和溶剂的本性有关。由于在稀薄溶液中各种浓度成正比,所以上式中的xB还可以是mB(质量摩尔浓度)或cB(物质的量浓度)等,此时的k值将随之变化。

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