Закон Генри

Субтитры

Предположим, вы смотрите на границу соприкосновения газа (я выделю её жёлтым) и жидкости, (отмечу её голубым). Жидкость, которую я собираюсь использовать в этом примере, — Н2О, или вода. Нас интересует, что происходит вот тут. Это ваше глазное яблоко, и вы смотрите, что происходит в поверхностном слое. Запишем, так как это важный момент. Вы смотрите на поверхностный слой воды. Вас интересует, как двигаются молекулы. Скажем, у вас есть несколько фиолетовых молекул и несколько зелёных молекул. По 4 молекулы каждого цвета, 50% фиолетовых и 50% зелёных. А здесь внизу у вас несколько молекул воды. Вот здесь я нарисую кислород, а также немного водорода. Это маленький водород на молекулах воды. Это Н2О. Всё это происходит в гигантской кружке воды. Это большая кружка воды. Фиолетовые и зелёные молекулы представляют какой-то вид молекул. Мы не знаем, какой это газ, просто какой-то гипотетический газ. С его помощью я хочу объяснить вам суть парциального давления. Мы знаем, что общее давление равно 1 атмосфере, или 760 мм рт. ст. Меня интересуют только зелёные молекулы, точнее их парциальное давление. Чтобы его рассчитать, я должен принять во внимание, что из 8 молекул 4 молекулы зелёного цвета, т. е. 50% зелёных молекул. Мне также известно, что общее давление составляет (напишу это тем же цветом) 760 мм рт. ст. А количество зелёных молекул, как я сказал, составляет 50%. Это означает, что парциальное давление зелёных молекул составляет половину от 760, т. е. 380. Это и есть парциальное давление зелёных молекул, я только что его узнал. Я мог бы всё немного усложнить. Что было бы, если бы я удалил эти 2 молекулы и заменил их зелёными молекулами? Теперь газ выглядит по-другому. У меня 6 зелёных молекул из 8. Каково теперь парциальное давление? Конечно, 6 из 8 означает, что процент стал другим. Поэтому у меня здесь и здесь новые цифры. Как я сказал, новое число — 75%. 75% умножить на 760 равно 570 мм рт. ст. Это моё новое парциальное давление. Я рассмотрел этот процесс, потому что хотел показать вам то, как можно понять парциальное давление, которое заключается в количестве молекул, в группе молекул. Если доля молекул увеличивается, то увеличивается и парциальное давление. Что именно происходит, когда появляется больше молекул? С точки зрения человека, который смотрит на поверхностный слой, это, конечно же, постоянно движущиеся во всех направлениях молекулы. Время от времени эти зелёные молекулы спускаются вниз, в жидкость. Они постоянно сталкиваются, случайно пара этих зелёных молекул может оказаться внизу, в поверхностном слое. Именно это и можно наблюдать. Возможно, это происходило бы намного чаще, если бы было больше зелёных молекул. Другими словами, более высокое парциальное давление приведёт к тому, что большее количество молекул фактически перейдёт из части кружки, заполненной газом, в часть кружки, заполненную водой. Не хочу повторяться, просто хочу подчеркнуть, что с увеличением парциального давления становится всё больше зелёных молекул, попадающих в жидкость. Попытайтесь сконцентрироваться на этой маленькой зелёной молекуле, которая находится вот здесь, вот в этом месте. Представим, что она только что попала в мир Н2О и пытается понять, что же ей теперь делать. Первое, что она может сделать, — это выпрыгнуть назад. Вы согласны, что она могла бы это сделать? Если она вошла в жидкую фазу, то она может вернуться в газообразное состояние. Множество молекул хотят это сделать, они хотят выйти из жидкости, так как в жидкости стало тесно. Она стала переполненной, и множеству молекул Н2О вокруг это совсем не нравится. Вы можете просто взглянуть в таблицу и выяснить, что это значение записывается как K с маленькой h. А эта К с маленькой h — постоянная. Это постоянное значение, которое указано в таблице. К с нижним индексом h учитывает такие вещи, как растворённое вещество, о котором мы говорим. Когда я говорю «растворённое вещество», в нашем примере я имею в виду эти зелёные молекулы. Но вообще-то это может быть и зелёная молекула, и фиолетовая, и синяя. Значит, постоянная учитывает растворённое вещество, а также растворитель. Будь это вода, или хозяйственное мыло, или этанол, или другая жидкость, которая могла бы нас заинтересовать. Также учитывается температура. Мы знаем, что молекулы, которые хотят выйти из воды, особенно те, которые предпочитают вернуться в газовое состояние, более охотно и в большем количестве делают это при повышении температуры. Помните, что при высокой температуре маленькие молекулы Н2О танцуют вокруг и трясутся, что позволяет им высвободиться и выйти. Итак, у нас есть 3 важных вопроса. Что такое растворённое вещество? Что является растворителем? И какова температура? Если вы знаете эти 3 вещи, то, как я уже сказал, вы можете взглянуть в таблицу, где указано значение Kh. То есть вы узнаете то, что показывает красная стрелка, — вероятность покидания молекулами поверхностного слоя. Как и раньше, когда мы говорили о попадании в жидкость, теперь поговорим о выходе из жидкости. Kh, значения которой вы можете найти в таблице, как я уже отметил, скажет вам о вероятности выхода молекул из жидкости. А парциальное давление говорит вам о вероятности попадания в жидкость. Теперь давайте вернёмся к человеку, который очень терпеливо наблюдает. Если вы посмотрите на поверхностный слой, вы действительно сможете проверить, сколько молекул входит и сколько молекул выходит. Вы также можете рассчитать концентрацию молекул в поверхностном слое. Примерно таким образом: давление, или парциальное давление, делённое на K с нижним индексом h равно концентрации. Я всё запишу. Вот здесь концентрация. О двух других мы уже говорили. P — это парциальное давление, которое указано здесь. Парциальное давление. К с нижним индексом h — постоянная, которая указана вот тут. Поэтому, если вы поделите эти 2 значения, то вычислите концентрацию, в данном примере — концентрацию зелёных молекул в поверхностном слое. Концентрацию зелёных молекул в поверхностном слое. О чём это говорит нам? Допустим, вы вычислили концентрацию зелёных молекул в поверхностном слое. Ну и что это значит? Это, друзья мои, формула, которая (не уверен, узнали ли вы) представляет собой закон Генри. Закон Генри. Человек по имени Уильям Генри (Генри — это на самом деле его фамилия) изобрёл эту замечательную формулу. Иногда её можно увидеть в другой форме. Вы можете видеть, что р равняется концентрации, умноженной на К с нижним индексом h. Всё зависит от того, как вы собираетесь её представить, но это одна и та же формула. По сути эта формула — замечательный способ увидеть молекулы, которые входят в жидкость, и молекулы, которые хотят выйти из жидкости. Фактически она даёт представление о концентрации молекул в поверхностном слое. Другими словами, существует взаимосвязь между парциальным давлением и концентрацией в жидкости. Это великолепный подход к пониманию всего процесса. Я надеюсь, что благодаря описанию К с нижним индексом h вы лучше поняли его значение.