Растворимость газов в воде. Закон Генри

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 7

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

В термодинамически равновесной системе:

газ ⇄ насыщенный раствор газа в воде; △H_раств.,

растворимость газов в воде с ростом температуры при постоянном давлении уменьшается.

Растворение газов – экзотермический процесс, так как энергия в форме теплоты выделяется в результате гидратации молекул растворяемого вещества:

△H_раств. = △ Н_гидр. < 0.

Молекулы газа в растворе переходят в более упорядоченное состояние. Энтропия системы уменьшается (△S_раств < 0), так как в жидкости сокращается расстояние между молекулами, и они в растворе занимают меньший объем, чем в газе.

В действии двух противоположно направленных факторов в уравнении 3.1 преимущество остается за энтальпийным фактором, вклад которого в отрицательное значение функции Гиббса преобладает. Термодинамические параметры, характеризующие растворимость газов в воде, приведены в табл. 3.

Т а б л и ц а 3

Термодинамические параметры растворения газов в воде

(Т = 298.15 К, р = 101.3 кПа)

Для кислорода уравнение (3.1) примет вид:

△G_раств. = - 12.1 + Т 0.0266. (3.2)

Из уравнения (3.2) следует, что повышение температуры раствора уменьшает отрицательное значение функции Гиббса, и, следовательно, растворимость кислорода в воде с ростом температуры будет уменьшаться.

Экспериментальные значения растворимости кислорода согласуются с термодинамическим объяснением влияния температуры на растворимость газов в жидкостях. По мере роста температуры водного раствора растворимость кислорода существенно уменьшается. Аналогичная тенденция уменьшения растворимости газов с ростом температуры раствора наблюдается для азота, углекислого газа (табл. 4) и многих других газов.

При постоянной температуре растворимость газов в воде с ростом давления увеличивается в соответствии с экспериментально установленным законом Генри.

с = к_г× р, (3.3)

где с – концентрация газа в водном растворе [моль/л]; к_г – константа Генри [моль л^-1×атм^-1)]; р – парциальное давление газа над раствором [атм].

Т а б л и ц а 4