使い方がわかりません

質問

ヘンりーの法則について詳しく教えてください。
また、実際はどんなときに計算し利用されているのでしょうか？

回答No.3

Zincer

はじめましてZincerです。
大型タンクということはプラント屋さんでしょうか。
ただ単に二酸化炭素を早く抜きたいのであれば、窒素ガスによるバブリングはどうでしょうか？
気液界面の面積を増加でき、反応槽の攪拌もできます。
純窒素のランニングコストが気になるようでしたら、普通の空気でも効果は期待できると思いますよ。

回答No.2

rei00

最初の質問「QNo.98849 気液平衡について教えて下さい」で補足要求をした rei00 です。

その時からチョット気になって，自分の勉強もかねて少し調べているのですが，まだ結論が出ていません。お困りのようですから，取り敢えずのアドバイスだけ述べておきます。

まづ，「ヘンリ－の法則」ですが，これは「揮発性の溶質Ｂの蒸気圧（PB）は，溶液中に存在する溶質のモル分率（XB）に比例する。　PB = XB・KB」というものです。で，この法則が成り立つのは，溶質の濃度が低い所（XB = 0 近傍）です。Chemistry さんがお書きの様な，溶解度の低い気体に限られるものではありません。ちなみに，高濃度になると，ラウ－ルの法則に合うようになります。

補足にある問題は，この関係と理想気体の状態方程式を最初の状態と窒素置換した状態に当てはめれば何とかなりそうなんですが，まだチョット分かりません。もう少し考えてみます。

お礼

reiOOさん、うーん、いつもお答えいただいてましてすみません。ありがとうございます。おはずかしい・・。言い方変えていろいろいったら、伝わるかと思って・・・。実際どんなことを悩んでいるかというと、大きな化学反応タンクで、タンク上部と底部で反応速度が違うことで悩んでます。反応後二酸化炭素が大量発生するのですが、これを溶液から逃がしたくて、上部を窒素置換したりしてみたのですが、実際はあまり効果がありませんでした。計算上はヘンリーの法則と分圧で抜けるという説明がつくと言われているのですが、液圧やら、上部の気液平衡やら、反応による攪拌やら、まー何をどうしていいものやら・・・。アドバイスお待ちしてます・・・。お願いします・・・。

回答No.1

chemistry

まずはヘンリーの法則の定義からです。
溶解度の小さい気体の場合、
一定温度で一定量の液体に溶解する気体の物質量は、その圧力に比例する。
溶解度の小さい気体とありますが、
実際ＣＯ2でも当てはまるか当てはまらないかぐらいだそうです。
溶解度の大きいＮＨ4やＨＣｌは当てはまりません。

２０℃　１ａｔｍの気体があったとします。
この気体を２ａｔｍにすると圧力が２倍になったのですから
当然溶けている粒子の数は２倍になります。
しかし、容器の容積については変わりませんから体積は変わりません。

もう少し分かりやすく説明しましょう。
（これは私が友達に教えるときに使った例ですので分かりやすいと思います。）
ゴミでいっぱいになったゴミ箱があったとします。
でも上から踏んだりすればゴミ箱に入るゴミの量は当然増えますよね。
これが「圧力；大⇒溶けている粒子の数；増」です。
でも体積について考えてみると、
ゴミ箱の大きさは変わらないわけですから「体積；一定」です。

さらに先ほどの２０℃　１ａｔｍの気体(1)に加え、
２０℃　２ａｔｍの気体(2)もあるとしましょう。
この気体(1)(2)を０℃　１ａｔｍに換算することを考えてみましょう。
そして(1)の気体をｖ（ｌ）、粒子が２個溶けていたとします。
（２個という例えはよくないのかもしれませんが。。。）
そうすると２ａｔｍを１ａｔｍに換算するのですから
ボイルの法則より体積は２倍になりますよね。
よって、(2)の気体は体積２倍で２ｖ（ｌ）です。
またｖ（ｌ）に２個溶けるのですから
２ｖ（ｌ）には４個溶けるに決まってますよね。
この場合、(1)(2)の気体間で温度が一定であれば、
ヘンリーの法則は成り立つので、(2)の気体を２０℃→０℃にしたからといって
「ボイルの法則に従わない」わけではありませんのでご注意を。

要するに・・・
◎「溶けている圧力下」ならば体積は一定（物質量は比例）。
◎「０℃　１ａｔｍに換算」するなら体積は比例。

長々と書きましたが分かりましたか？汗
実際利用されているとき問題上でしか解いたことがないので、よく分かりません。

何か分からないことがあったら言ってくださいね☆

補足

ご解答ありがとうございます！大変困っていて仕事が進んでいないので、助かります！お言葉に甘えてもう少し教えてください！

ごみ袋の例で質問します。踏んだりすればその圧力で気体はさらに溶ける。というご説明でした。ここへこの圧力を維持したまま、違う種類の気体を入れたらどうなるのでしょう。分圧の関係から一定になる。と思うのですが、その平衡状態はどう計算すればいいのでしょう。具体的には「ごみ」が二酸化炭素で後から入れる気体が窒素ということを想定しているのですが・・・。