Растворимость газов в жидкостях
Пример1. В 55 см3 воды при 20 0С и давлении 750 мм рт.ст. растворено 60,78 см3 ацетилена. Вычислить коэффициент растворимости (S) и коэффициент абсорбции (α).
Решение. Растворимость газов в жидкостях подчиняется закону Генри, согласно которому количество растворенного в воде газа пропорционально его давлению над раствором
СЖ=К р (I)
где СЖ ‑ концентрация растворенного газа; р ‑ давление газа над раствором; К ‑ коэффициент пропорциональности, зависящий от природы газа, растворителя и температуры, но не зависящий от давления. Так как давление газа пропорционально его концентрации СГ над жидкостью: р= К” СГ, то подставив это значение в уравнение I, получаем СЖ=КК” ∙СГ, произведение КК”= есть величина постоянная, обозначаемая через S.
Она называется коэффициентом растворимости или растворимостью газа и определяется как измеренный при данной температуре и равновесном давлении объем газа, который растворяется в одном объеме жидкости.
Если дана смесь газов, то каждый из них растворяется пропорционально своей растворимости и парциальному давлению при состоянии равновесия (закон Генри – Дальтона).
S =
S=
От коэффициента растворимости нужно отличать коэффициент абсорбции α. Он представляет собой приведенный к 00 С и давлению 101,3 кПа объем газа, растворенного в одном объеме жидкости при температуре опыта и парциального давления газа, равном 101,3 кПа.
Зависимость между этими коэффициентами выражается следующим соотношением:
(II)
Из него видно, что S =α при 00 С.
Растворимость газов выражается и в других единицах, например количество граммов газа, расположенных в жидкости массой 100г при общем давлении (газа и паров жидкости), равном 101,3 кПа.
Согласно уравнению (II) коэффициент абсорбции равен:
Ответ: коэффициент абсорбции равен 1,03.
Пример2. Коэффициент растворимости оксида углерода II в воде при 0 0С равен 0,0354. Вычислить массу СО, растворенного в 10 л воды при давлении 3800 мм рт.ст.
Решение. В 1 л воды при 0 0С и давлении 760 мм рт.ст. растворится 0,0354 л СО и при давлении 3800 мм рт. ст. согласно закону Генри такой же объем т. е. 0,0354 л. В 10 л воды, при этих условиях растворится 0,354 л СО. Массу СО находим из уравнения Клайперона-Менделеева
pV= m=
Ответ: масса СО составит 2,213 г.
Пример 3. В каком объеме воды при 20 0С и давлении 187 гПа растворится 1г сероводорода? Коэффициент растворимости Н2S при 20 0С равен 2,77.
Решение. Определяем объем 1 г Н2S при 20 0С и давлении 187 гПа.
V= V=
В 1 л воды растворяется 2,77 л сероводорода. Следовательно, потребуется объем воды равный
3,839 2,77=1,386 (л)
Ответ: объем воды равен 1,386 л.