חוק הנרי – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף

בשורה

גרסה מ־21:20, 11 ביוני 2009

בכימיה, חוק הנרי הוא אחד מחוקי הגזים, אותו ניסח ויליאם הנרי ב-1803. לפי החוק:

"בטמפרטורה קבועה, כמות גז נתון, המומס בנוזל מסוג ונפח נתונים, הינה ביחס ישר ללחץ החלקי של גז זה בשווי משקל עם הנוזל."

ניסוח שווה ערך של החוק הוא כי המסיסות של גז בנוזל יחסית ללחץ של אותו הגז מעל הנוזל. מאז ניסוחו נמצא כי חוק הנרי ניתן ליישום למגוון רחב של תמיסות מהולות, לא רק אלה של גזים.

דוגמה יום-יומית לחוק הנרי ניתן למצוא במשקאות מוגזים. לפני פתיחת המיכל, הגז מעל המשקה הוא פחמן דו חמצני כמעט טהור, בלחץ גבוה במעט מלחץ אטמוספירי. במשקה עצמו מומס פחמן דו חמצני. כאשר פותחים את המיכל, חלק מהגז משתחרר (עקב הלחץ הגבוה יותר מהאוויר בסביבה). כיוון שכעת הלחץ מעל הנוזל נמוך יותר, חלק מהפחמן הדו-חמצני המומס יוצא מהתמיסה (המשקה) בצורת בועות.

נוסחה וקבוע חוק הנרי

ניתן להביע את חוק הנרי באופן מתמטי, עבור טמפרטורה קבועה, כך:

p=k_{\rm {H}}\,c

כאשר p הוא הלחץ החלקי של המומס, c הוא ריכוז המומס, ו-k_H הוא קבוע בעל מימדים של לחץ חלקי ריכוז.^[1] הקבוע, הידוע בשם "קבוע חוק הנרי", תלוי במומס, בממס, ובטמפרטורה.

קיימות צורות אחרות של חוק הנרי,^[2]^[3]^[4] בהן מוגדר הקבוע k_H באופן אחר, והוא בעל יחידות אחרות.^[2] בפרט, ניתן להביע את ריכוז המומס בתמיסה באמצעות שבר מולי או מולליות.^[1]

**טבלה 1: כמה צורות של חוק הנרי וקבועים (גזים במים ב-298K), מקור: ^[4]**
משוואה:	$k_{\mathrm {H,pc} }={\frac {p}{c}}$	$k_{\mathrm {H,cp} }={\frac {c}{p}}$	$k_{\mathrm {H,px} }={\frac {p}{x}}$	$k_{\mathrm {H,cc} }={\frac {c_{\mathrm {aq} }}{c_{\mathrm {gas} }}}$
יחידות:	${\frac {\mathrm {L} \cdot \mathrm {atm} }{\mathrm {mol} }}$	${\frac {\mathrm {mol} }{\mathrm {L} \cdot \mathrm {atm} }}$	${\rm {atm\,}}$	חסר יחידות
O₂	769.23	שגיאות פרמטריות בתבנית:SN סוג לא תואם [ 2 ] ‎1.3×10⁻³‎	‎4.259×10⁴‎	שגיאות פרמטריות בתבנית:SN סוג לא תואם [ 2 ] ‎3.180×10⁻²‎
H₂	1282.05	שגיאות פרמטריות בתבנית:SN סוג לא תואם [ 2 ] ‎7.8×10⁻⁴‎	‎7.099×10⁴‎	שגיאות פרמטריות בתבנית:SN סוג לא תואם [ 2 ] ‎1.907×10⁻²‎
CO₂	29.41	שגיאות פרמטריות בתבנית:SN סוג לא תואם [ 2 ] ‎3.4×10⁻²‎	‎0.163×10⁶‎	0.8317
N₂	1639.34	שגיאות פרמטריות בתבנית:SN סוג לא תואם [ 2 ] ‎6.1×10⁻⁴‎	‎9.077×10⁴‎	שגיאות פרמטריות בתבנית:SN סוג לא תואם [ 2 ] ‎1.492×10⁻²‎
He	2702.7	שגיאות פרמטריות בתבנית:SN סוג לא תואם [ 2 ] ‎3.7×10⁻⁴‎	‎14.97×10⁴‎	שגיאות פרמטריות בתבנית:SN סוג לא תואם [ 2 ] ‎9.051×10⁻³‎
Ne	2222.22	שגיאות פרמטריות בתבנית:SN סוג לא תואם [ 2 ] ‎4.5×10⁻⁴‎	‎12.30×10⁴‎	שגיאות פרמטריות בתבנית:SN סוג לא תואם [ 2 ] ‎1.101×10⁻²‎
Ar	714.28	שגיאות פרמטריות בתבנית:SN סוג לא תואם [ 2 ] ‎1.4×10⁻³‎	‎3.955×10⁴‎	שגיאות פרמטריות בתבנית:SN סוג לא תואם [ 2 ] ‎3.425×10⁻²‎
CO	1052.63	שגיאות פרמטריות בתבנית:SN סוג לא תואם [ 2 ] ‎9.5×10⁻⁴‎	‎5.828×10⁴‎	שגיאות פרמטריות בתבנית:SN סוג לא תואם [ 2 ] ‎2.324×10⁻²‎

כאשר:

c ריכוז הגז בתמיסה (מול/ליטר)

p לחץ חלקי של הגז מעל התמיסה (ביחידות אטמוספירה)

x השבר המולי של הגז בתמיסה

חשוב לשים לב לכך שחוק הנרי מוגבל לתמיסות "מהולות מספיק". טווח הריכוזים בהם הוא תקף מצטמצם ככל שהמערכת סוטה מהתנהגות אידאלית. במילים אחרות, ככל שהמומס "שונה" כימית מהממס. כמו כן, החוק אינו תקף לתמיסות בהן הממס מגיב כימית עם המומס. דוגמה לגז שמגיב את הממס הוא פחמן דו-חמצני, שיוצר חומצה פחמתית כאשר הוא מומס במים.

תלות קבוע הנרי בטמפרטורה

כאשר משתנה הטמפרטורה של המערכת, קבוע הנרי ישתנה גם הוא.^[2] מסיבה זו מעדיפים לעיתים לכנות אותו בשם "מקדם הנרי". קיימות מספר משוואות להערכת השפעת הטמפרטורה על הקבוע. אחת הדוגמאות היא הצורה הבאה של משוואת ואן 'ט הוף:^[4]

k_{\rm {H}}(T)=k_{\rm {H}}(T^{\ominus })\,\exp {\left[-C\,\left({\frac {1}{T}}-{\frac {1}{T^{\ominus }}}\right)\right]}\,

הערות שוליים

^ ¹ ² תבנית:GreenBookRef2nd
^ ¹ ² ³ Francis L. Smith and Allan H. Harvey (2007). "Avoid Common Pitfalls When Using Henry's Law". CEP (Chemical Engineering Progress). ISSN 0360-7275. {{cite journal}}: פרמטר לא ידוע |month= (עזרה)
^ University of Arizona chemistry class notes
^ ¹ ² ³ An extensive list of Henry's law constants, and a conversion tool

[GreenBook-1] ¹ ² תבנית:GreenBookRef2nd

[SmithandHarvey-2] ¹ ² ³ Francis L. Smith and Allan H. Harvey (2007). "Avoid Common Pitfalls When Using Henry's Law". CEP (Chemical Engineering Progress). ISSN 0360-7275. {{cite journal}}: פרמטר לא ידוע |month= (עזרה)

[UArizona-3] University of Arizona chemistry class notes

[multiple-4] ¹ ² ³ An extensive list of Henry's law constants, and a conversion tool

[1]

[2]

[3]

[4]

@@ שורה 43: / שורה 43: @@
 חשוב לשים לב לכך שחוק הנרי מוגבל לתמיסות "מהולות מספיק". טווח הריכוזים בהם הוא תקף מצטמצם ככל שהמערכת סוטה מהתנהגות אידאלית. במילים אחרות, ככל שהמומס "שונה" כימית מהממס. כמו כן, החוק אינו תקף לתמיסות בהן הממס [[תגובה כימית|מגיב כימית]] עם המומס. דוגמה לגז שמגיב את הממס הוא פחמן דו-חמצני, שיוצר [[חומצה פחמתית]] כאשר הוא מומס במים.
+==תלות קבוע הנרי בטמפרטורה==
-<!--
+כאשר משתנה הטמפרטורה של המערכת, קבוע הנרי ישתנה גם הוא.<ref name=SmithandHarvey/> מסיבה זו מעדיפים לעיתים לכנות אותו בשם "מקדם הנרי". קיימות מספר משוואות להערכת השפעת הטמפרטורה על הקבוע. אחת הדוגמאות היא הצורה הבאה של [[משוואת ואן 'ט הוף]]:<ref name="multiple"/>
-===Temperature dependence of the Henry constant===
-When the temperature of a system changes, the Henry constant will also change.<ref name=SmithandHarvey/> This is why some people prefer to name it Henry coefficient. There are multiple equations assessing the effect of temperature on the constant. This form of the [[van 't Hoff equation]] is one example:<ref name="multiple"/>
 :<math> k_{\rm H}(T) = k_{\rm H}(T^\ominus)\, \exp{ \left[ -C \, \left( \frac{1}{T}-\frac{1}{T^\ominus}\right)\right]}\, </math>
+<!--
 where
 :''k''<sub>H</sub> for a given temperature is the Henry's Law constant (as defined in the first section of this article), identical with ''k''<sub>H,pc</sub> defined in Table 1,

	הערך נמצא בשלבי עבודה: כדי למנוע התנגשויות עריכה ועבודה כפולה, אתם מתבקשים שלא לערוך את הערך בטרם תוסר ההודעה הזו, אלא אם כן תיאמתם זאת עם מניח התבנית.
	אם הערך לא נערך במשך שבוע ניתן להסיר את התבנית ולערוך אותו, אך לפני כן רצוי להזכיר את התבנית למשתמש שהניח אותה, באמצעות הודעה בדף שיחתו.	שיחה

הערך נמצא בשלבי עבודה: כדי למנוע התנגשויות עריכה ועבודה כפולה, אתם מתבקשים שלא לערוך את הערך בטרם תוסר ההודעה הזו, אלא אם כן תיאמתם זאת עם מניח התבנית.
אם הערך לא נערך במשך שבוע ניתן להסיר את התבנית ולערוך אותו, אך לפני כן רצוי להזכיר את התבנית למשתמש שהניח אותה, באמצעות הודעה בדף שיחתו.