Hukum Henry: Persamaan, Penyimpangan, Aplikasi
Hukum Henry menyatakan bahwa pada suhu konstan, jumlah gas yang terlarut dalam suatu cairan berbanding lurus dengan tekanan parsialnya pada permukaan cairan.
Itu didalilkan pada tahun 1803 oleh fisikawan dan ahli kimia Inggris William Henry. Hukumnya juga dapat diartikan dengan cara ini: jika tekanan pada cairan meningkat, semakin besar jumlah gas terlarut di dalamnya.
Di sini gas dianggap sebagai zat terlarut dalam larutan. Tidak seperti zat terlarut padat, suhu memiliki efek negatif pada kelarutannya. Dengan demikian, ketika suhu meningkat, gas cenderung keluar dari cairan dengan lebih mudah ke permukaan.
Ini karena peningkatan suhu memberikan energi ke molekul gas, yang saling bertabrakan untuk membentuk gelembung (gambar atas). Kemudian, gelembung-gelembung ini mengatasi tekanan eksternal dan melepaskan diri dari cairan sinus.
Jika tekanan luar sangat tinggi, dan cairannya tetap dingin, gelembung-gelembungnya akan larut dan hanya beberapa molekul gas yang akan "menghantui" permukaan.
Persamaan Hukum Henry
Itu dapat diekspresikan dengan persamaan berikut:
P = K H ∙ C
Di mana P adalah tekanan parsial gas terlarut; C adalah konsentrasi gas; dan KH adalah konstanta Henry.
Perlu dipahami bahwa tekanan parsial suatu gas adalah tekanan yang diberikan secara terpisah dari sisa campuran gas total. Dan tekanan total tidak lebih dari jumlah dari semua tekanan parsial (Hukum Dalton):
P Total = P 1 + P 2 + P 3 + ... + P n
Jumlah spesies gas yang membentuk campuran diwakili oleh n . Misalnya, jika pada permukaan cairan ada uap air dan CO 2, n sama dengan 2.
Penyimpangan
Untuk gas yang kurang larut dalam cairan, larutannya secara ideal sesuai dengan hukum Henry untuk zat terlarut.
Namun, ketika tekanan tinggi, penyimpangan dari Henry terjadi, karena solusi berhenti berperilaku sebagai pengenceran yang ideal.
Apa artinya Bahwa interaksi zat terlarut dan zat terlarut mulai memiliki efeknya sendiri. Ketika solusinya sangat encer, molekul gas "secara eksklusif" dikelilingi oleh pelarut, membenci kemungkinan pertemuan antara mereka.
Oleh karena itu, ketika solusi tidak lagi ideal, hilangnya perilaku linier diamati dalam grafik P i vs X i .
Sebagai kesimpulan untuk aspek ini: Hukum Henry menentukan tekanan uap zat terlarut dalam larutan encer yang ideal. Sedangkan untuk pelarut, hukum Raoult berlaku:
P A = X A ∙ P A *
Kelarutan gas dalam cairan
Ketika gas terlarut dengan baik dalam cairan, seperti gula dalam air, gas itu tidak dapat dibedakan dari lingkungannya, sehingga membentuk larutan yang homogen. Dengan kata lain: tidak ada gelembung yang teramati dalam cairan (atau kristal gula).
Namun, pelarutan molekul gas yang efisien tergantung pada beberapa variabel seperti: suhu cairan, tekanan yang mempengaruhinya, dan sifat kimiawi molekul ini dibandingkan dengan cairan.
Jika tekanan eksternal sangat tinggi, kemungkinan gas menembus permukaan cairan meningkat. Dan di sisi lain, molekul gas terlarut lebih sulit untuk mengatasi tekanan kejadian untuk melarikan diri ke luar.
Jika sistem gas cair dalam agitasi (seperti yang terjadi di laut dan di pompa udara di dalam tangki), penyerapan gas disukai.
Dan, bagaimana sifat pelarut mempengaruhi penyerapan gas? Jika polar, seperti air, ia akan menunjukkan afinitas untuk zat terlarut polar, yaitu, untuk gas-gas yang memiliki momen dipol permanen. Sementara jika itu non-polar, seperti hidrokarbon atau lemak, ia akan lebih suka molekul gas apolar
Misalnya, amonia (NH 3 ) adalah gas yang sangat larut dalam air karena interaksi oleh ikatan hidrogen. Sementara hidrogen (H 2 ), yang molekul kecilnya apolar, berinteraksi lemah dengan air.
Juga, tergantung pada kondisi proses penyerapan gas dalam cairan, kondisi berikut ini dapat dibuat di dalamnya:
Tidak jenuh
Cairan tersebut tidak jenuh ketika mampu melarutkan lebih banyak gas. Ini karena tekanan eksternal lebih besar daripada tekanan internal cairan.
Jenuh
Cairan membentuk keseimbangan dalam kelarutan gas, yang berarti bahwa gas keluar dengan kecepatan yang sama dengan saat ia memasuki cairan.
Itu juga dapat dilihat sebagai berikut: jika tiga molekul gas keluar ke udara, tiga molekul lainnya akan kembali ke cairan pada saat yang sama.
Terlalu jenuh
Cairan jenuh dengan gas ketika tekanan internal lebih tinggi dari tekanan eksternal. Dan, sebelum perubahan minimum dalam sistem, itu akan melepaskan kelebihan gas terlarut sampai kesetimbangan dipulihkan.
Aplikasi
- Hukum Henry dapat diterapkan untuk menghitung penyerapan gas inert (nitrogen, helium, argon, dll.) Di berbagai jaringan tubuh manusia, dan bahwa bersama dengan teori Haldane adalah dasar dari tabel dekompresi.
- Aplikasi penting adalah saturasi gas dalam darah. Ketika darah tidak jenuh, gas larut di dalamnya, sampai jenuh dan berhenti larut lebih banyak. Setelah ini terjadi, gas terlarut dalam darah masuk ke udara.
- Gasifikasi minuman ringan adalah contoh dari hukum Henry yang diterapkan. Minuman ringan telah melarutkan CO 2 di bawah tekanan tinggi, sehingga mempertahankan masing-masing komponen gabungan yang membuatnya; dan di samping itu, ia mempertahankan rasa yang khas lebih lama.
Ketika botol soda terbuka, tekanan pada cairan menurun, melepaskan tekanan segera.
Karena tekanan pada cairan sekarang lebih rendah, kelarutan CO 2 turun dan lolos ke lingkungan (dapat dilihat pada munculnya gelembung dari bawah).
- Ketika seorang penyelam turun ke kedalaman yang lebih besar, nitrogen yang dihirup tidak bisa lepas karena tekanan eksternal mencegahnya, larut dalam darah individu.
Ketika penyelam cepat naik ke permukaan, di mana tekanan eksternal menjadi kurang, nitrogen mulai menggelembung di dalam darah.
Ini menyebabkan apa yang dikenal sebagai ketidaknyamanan dekompresi. Karena alasan inilah penyelam diminta naik perlahan, sehingga nitrogen keluar lebih lambat dari darah.
- Studi tentang efek penurunan oksigen molekuler (O 2 ) yang dilarutkan dalam darah dan jaringan pendaki gunung atau praktisi kegiatan yang melibatkan tinggal lama di ketinggian tinggi, serta pada penghuni tempat yang cukup tinggi.
- Penelitian dan peningkatan metode yang digunakan untuk menghindari bencana alam yang dapat disebabkan oleh adanya gas terlarut dalam badan air besar yang dapat dilepaskan dengan cara yang kejam.
Contohnya
Hukum Henry hanya berlaku ketika molekul-molekulnya berada dalam kesetimbangan. Berikut ini beberapa contohnya:
- Dalam larutan oksigen (O2) dalam cairan darah, molekul ini dianggap kurang larut dalam air, meskipun kelarutannya meningkat karena tingginya kandungan hemoglobin di dalamnya. Dengan demikian, setiap molekul hemoglobin dapat berikatan dengan empat molekul oksigen yang dilepaskan dalam jaringan untuk digunakan dalam metabolisme.
- Pada tahun 1986 ada awan tebal karbon dioksida yang tiba-tiba dikeluarkan dari Danau Nyos (terletak di Kamerun), mencekik sekitar 1.700 orang dan sejumlah besar hewan, yang dijelaskan oleh undang-undang ini.
- Kelarutan yang dimanifestasikan oleh gas tertentu dalam spesies cair biasanya meningkat dengan meningkatnya tekanan gas, meskipun pada tekanan tinggi ada pengecualian tertentu, seperti molekul nitrogen (N 2 ).
- Hukum Henry tidak berlaku ketika ada reaksi kimia antara zat yang bertindak sebagai zat terlarut dan yang bertindak sebagai pelarut; Tersebut adalah kasus elektrolit, seperti asam klorida (HCl).
