2013年11月11日 星期一

壓力作用 Pressure Effects

化學原理啟迪426
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1.     雖然壓力對固體和液體的溶解度作用不大,不過壓力確實能增加氣體的溶解度。舉例來說,碳酸飲料將高壓二氧化碳氣體打入溶液後封瓶,以確保溶液含有高濃度的二氧化碳。
2.     碳酸飲料開瓶的時候,二氧化氣體從液體釋出,冒出汽水泡泡,這是因為大氣中二氧化碳CO2的壓力,比瓶裝碳酸水的二氧化碳CO2壓力低。
3.     氣體溶解度與壓力的關係圖如下:
4.     (a)氣體與溶液達成達成平衡,也就是氣體分子進入與離開溶液的速率一致;
5.     如果增加壓力,如圖(b),溶液裡每單位體積的氣體數量,會隨著壓力增加而增加,因為增加壓力造成氣體進入溶液的速率,高於氣體離開溶液的壓力。
6.     (c)顯示,隨著氣體溶解於溶液的濃度增加,逸出溶液的氣體也跟著增加,直到達到新平衡。然而,因為(c)的壓力比(a)更強,因此(c)溶液溶解的氣體仍比以前更多。
7.     「氣體壓力」與溶解的「氣體濃度」之間的關係,可用亨利定律Henry's law表示:
PkHχ
注:P代表在溶液上方,作為溶解溶質的氣體的分壓,χ代表溶解氣體的莫耳分率,kH是特定溶液的常數。
8.     亨利定律主張,氣體溶解於液體的分量,直接與液體之上未溶解的氣體壓力,成比例。也就是說,液體之尚未溶解的氣體壓力愈大,溶解於液體的氣體份量愈多。
9.     最遵守亨利定律的溶液是,溶質為氣體,並且溶質不會在溶劑中解離,也不會與溶劑起反應的溶液。
10. 舉例來說,氧氣溶解於水的反應遵守亨利定律,但是氯化氫氣體溶解於水的行為,沒完全遵守亨利定律,因為氯化氫在水中會解離:
HCl(g)H2O→H(aq)Cl(aq)

n  翻譯編寫Steven S. Zumdahl Chemical Principles》;圖片來源/2012books.lardbucket.org

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