ما هو قانون هنري؟
ينص قانون هنري على أن كمية الغاز الذائبة في سائل ما تتناسب طرديًا مع الضغط الجزئي لذلك الغاز فوق سطح السائل (عند درجة حرارة ثابتة). وفي الصيغة التي تعتمدها هذه الحاسبة، يُحسب التركيز المذاب بالعلاقة $$C = k_H \times P$$ حيث يمثّل \(C\) التركيز المولي للغاز المذاب (mol/L)، و \(k_H\) ثابت الذوبانية في قانون هنري (mol/(L·atm))، و \(P\) الضغط الجزئي للغاز (atm).
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل ثابت قانون هنري الخاص بزوج الغاز والمذيب الذي تتعامل معه (وهي قيم مجدولة تعتمد على درجة الحرارة)، ثم أدخل الضغط الجزئي للغاز. تضرب الحاسبة القيمتين معًا لتُعيد التركيز المذاب عند حالة الاتزان. على سبيل المثال، يبلغ ثابت الأكسجين في الماء قرب درجة 25 °م نحو \(0.0013\) mol/(L·atm)، بينما يبلغ لثاني أكسيد الكربون نحو \(0.034\) mol/(L·atm).
شرح المعادلة
يعمل قانون هنري لأنه عند حالة الاتزان يتساوى معدل دخول جزيئات الغاز إلى السائل مع معدل خروجها منه. ورفع الضغط الجزئي يدفع مزيدًا من الجزيئات إلى داخل المحلول، فيرتفع التركيز بشكل خطي. أما الثابت \(k_H\) فيعبّر عن مدى «ذوبانية» غاز معيّن في مذيب معيّن؛ فكلما كبرت قيمة \(k_H\) ذاب قدر أكبر من الغاز عند الضغط نفسه. ولاحظ أن قيمة \(k_H\) تتناقص مع ارتفاع درجة الحرارة، وهذا ما يفسّر فقدان المشروبات الغازية الدافئة لفقاعاتها بسرعة أكبر.
مثال محلول
لنفترض أن ثاني أكسيد الكربون CO₂ محبوس فوق الماء عند ضغط جزئي قدره \(2.0\) atm، وأن \(k_H = 0.034\) mol/(L·atm). عندئذٍ يكون $$C = 0.034 \times 2.0 = 0.068 \text{ mol/L}$$ من ثاني أكسيد الكربون المذاب. وإذا ضاعفت الضغط تضاعف معه التركيز المذاب أيضًا.
الأسئلة الشائعة
ما هي الوحدات المستخدمة هنا؟ تعتمد هذه النسخة صيغة التركيز: تكون \(k_H\) بوحدة mol/(L·atm)، و \(P\) بوحدة atm، فينتج \(C\) بوحدة mol/L. وهناك صيغ أخرى تعبّر عن \(k_H\) كنسبة الضغط إلى التركيز، لذا تأكّد دائمًا من الصيغة التي يتبعها الثابت المجدول لديك.
هل لدرجة الحرارة تأثير؟ نعم. تتغيّر ثوابت قانون هنري بتغيّر درجة الحرارة، لذا استخدم قيمة \(k_H\) مقيسة عند درجة حرارة نظامك للحصول على نتائج دقيقة.
هل العلاقة خطية فعلًا؟ قانون هنري تقريب مثالي يصلح للمحاليل المخفّفة. وهو يصحّ جيدًا عند الضغوط الجزئية المنخفضة إلى المتوسطة، لكنه يفقد دقته عند الضغوط العالية جدًا أو مع الغازات التي تتفاعل مع المذيب.
