Conversor de la ley de Henry
Introduzca una constante de la ley de Henry y seleccione la unidad de origen y la de destino para ver el resultado del calculador. Compruebe la definición de la constante antes de usar un valor convertido entre formas distintas.
Convertir la constante de Henry entre unidades
Fórmula de la ley de Henry
Donde:
- \(c\) — concentración del gas disuelto, en mol/L cuando se usa con las unidades basadas en concentración de la lista.
- \(p\) — presión parcial de ese gas, en atm cuando se usa con las unidades basadas en atmósferas de la lista.
- \(k_{c/p}\) — concentración dividida por la presión, con unidades mol/(L·atm).
- \(k_{p/c}\) — presión dividida por la concentración, con unidades atm·L/mol; para el mismo gas y las mismas condiciones, \(k_{p/c}=1/k_{c/p}\).
- \(K_{\mathrm{in}}\) y \(K_{\mathrm{out}}\) — el valor introducido y el valor mostrado por el calculador.
- \(F_{\mathrm{from}}\) y \(F_{\mathrm{to}}\) — los factores programados en el calculador para las unidades seleccionadas.
Las dos primeras ecuaciones describen dos formas recíprocas de la ley de Henry. La última ecuación describe el funcionamiento numérico de este calculador; sus factores no proporcionan conversiones científicamente válidas para todos los pares de unidades disponibles.
Ley de Henry – Ejemplo de cálculo
Ejemplo: mantenga el valor predeterminado de la constante de Henry de 0,034, con la unidad de origen fijada en mol/(L·atm) y la unidad de destino en atm/fracción molar. El calculador asigna a estas unidades factores de 1 y \(1/0.034\), respectivamente.
\[K_{\mathrm{out}}=0.034\times\frac{1}{1/0.034}=0.001156\]
Resultado: el calculador muestra 0,001156 atm/fracción molar. Este es el resultado reproducible del software, no una conversión física válida: obtener una constante de presión por fracción molar requiere información adicional sobre el líquido.
Cómo usar el calculador
- Introduzca su valor numérico en Valor de la constante de Henry. Use un valor medido o publicado para el gas, el líquido y la temperatura de interés.
- Elija la definición y la unidad declaradas del valor en Unidad de origen. No elija una unidad basándose solo en las letras usadas para nombrar la constante.
- Elija la Unidad de destino solicitada y lea la Constante de Henry convertida.
- Antes de usar el resultado en un cálculo, compruebe si las dos unidades representan la misma definición de la ley de Henry. Las limitaciones descritas más abajo son especialmente importantes al cambiar entre formas de concentración, de concentración inversa y de fracción molar.
Qué le dice una constante de la ley de Henry
La ley de Henry relaciona la cantidad de un gas disuelto en equilibrio con la presión parcial de ese gas sobre el líquido, en condiciones en las que la relación es aproximadamente lineal. Si la concentración se escribe como \(c=k_{c/p}p\), un mayor \(k_{c/p}\) significa que se disuelve más gas a una presión dada. Si la relación se escribe en cambio como \(p=k_{p/c}c\), un mayor \(k_{p/c}\) significa que se necesita una presión más alta para alcanzar una concentración dada. Esas constantes tienen valores numéricos recíprocos cuando sus unidades de presión y concentración están emparejadas.
La distinción importa porque «constante de la ley de Henry» no identifica un único conjunto de unidades. Por ejemplo, mol/(L·atm) describe concentración por presión, mientras que atm·L/mol describe presión por concentración. Una forma de fracción molar describe la presión en relación con la fracción molar del gas disuelto en el líquido. No es intercambiable con una forma basada en concentración sin información que relacione la fracción molar con la concentración.
Las constantes también dependen del gas, del disolvente, de la temperatura y de cómo se defina la cantidad en equilibrio. Confirme esas condiciones antes de comparar valores publicados. Si necesita cambiar la presión usada en un cálculo aparte, el conversor de presión maneja unidades de presión; no cambia la definición de una constante de la ley de Henry. Para un cálculo de transferencia de gas que involucre una cantidad por unidad de tiempo, use el conversor de caudal molar para esa magnitud separada.
Supuestos y limitaciones
No trate todos los resultados mostrados como conversiones de unidades. El calculador usa un multiplicador fijo para cada opción del menú y divide un multiplicador por otro. En particular, trata mol/(L·atm) y atm·L/mol como numéricamente iguales. Estas formas son recíprocas, no unidades equivalentes. Por ejemplo, 0,034 mol/(L·atm) corresponde aproximadamente a 29,4118 atm·L/mol para la misma relación de equilibrio, no a 0,034 atm·L/mol.
El factor programado para mol/(m³·Pa) tampoco implementa la conversión ordinaria de volumen y presión desde mol/(L·atm). Al usar 1 atm = 101 325 Pa y 1 m³ = 1000 L, una constante de concentración por presión de 0,034 mol/(L·atm) equivale aproximadamente a 0,000335554 mol/(m³·Pa). Compruebe esta conversión de forma independiente en lugar de confiar en el resultado mostrado entre unidades.
Las dos opciones de fracción molar, atm/fracción molar y Pa/fracción molar, son formas de presión por fracción molar. Cambiar unidades de presión dentro de esa misma forma requiere usar 1 atm = 101 325 Pa; la razón programada en el calculador va en la dirección opuesta. Cambiar entre cualquiera de las formas de fracción molar y una forma basada en concentración requiere una relación entre la fracción molar del líquido y la concentración, que normalmente involucra la composición y la densidad del líquido. Ningún factor universal como el de 0,034 aporta esa información.
Para un trabajo fiable, use la salida del calculador, sin cambiar de unidades, únicamente como comprobación del valor. Para cualquier cambio de definición o de unidades, escriba la ecuación de equilibrio, convierta sus magnitudes componentes y verifique el resultado con la convención declarada de la fuente. Un valor de cero también exige precaución: el recíproco de una constante nula de concentración por presión no está definido, aunque el calculador pueda mostrar cero.
Preguntas frecuentes
¿Cómo calculo la concentración de un gas disuelto mediante la ley de Henry?
Multiplique la presión parcial del gas por su constante de concentración por presión: \(c=k_{c/p}p\). Por ejemplo, si \(k_{c/p}=0.020\) mol/(L·atm) y la presión parcial del gas es 0,50 atm, entonces \(c=0.010\) mol/L. Use una constante medida para el mismo gas, líquido y temperatura, y compruebe que la disolución está dentro del rango aproximadamente lineal de la ley de Henry.
¿Existe un valor normal o bueno para una constante de la ley de Henry?
No hay un único valor normal o bueno. Una constante de la ley de Henry describe un equilibrio particular gas–líquido a una temperatura particular, y las fuentes publicadas usan definiciones distintas. Antes de comparar valores, haga coincidir el gas, el disolvente, la temperatura y la forma de la constante. Una mayor constante de concentración por presión indica una mayor solubilidad a una presión dada; la interpretación se invierte para su recíproca de presión por concentración.
¿Cómo convierto a mano una constante de la ley de Henry a su forma recíproca?
Tome el recíproco del valor numérico al cambiar entre formas emparejadas de concentración por presión y de presión por concentración. Por ejemplo, \(0.020\) mol/(L·atm) corresponde a \(1/0.020=50\) atm·L/mol. Esto solo funciona cuando las unidades son recíprocas y las constantes describen las mismas condiciones de equilibrio. El recíproco de cero no está definido.
¿Debo usar la presión total o la presión parcial en la ley de Henry?
Use la presión parcial del gas que se disuelve, no la presión total de una mezcla de gases. Para una mezcla de gases aproximadamente ideal, multiplique la presión total por la fracción molar de ese gas en la fase gaseosa: \(p_i=y_iP\). Por ejemplo, un gas que constituye el 20 % de una mezcla a 2 atm tiene una presión parcial de aproximadamente 0,4 atm. No confunda la fracción molar en la fase gaseosa con la fracción molar en el líquido.
¿Puedo usar una constante de la ley de Henry medida a una temperatura distinta?
No sin tener en cuenta la temperatura. La solubilidad de los gases y la constante de Henry correspondiente pueden cambiar sustancialmente al variar la temperatura. Algunas referencias proporcionan una ecuación empírica de temperatura o un parámetro termodinámico para estimar el cambio, pero la ecuación debe corresponder a la definición de la constante usada en la referencia. Para un trabajo preciso, use un valor medido a su temperatura objetivo cuando esté disponible.
¿Cómo relaciono la concentración de un gas disuelto con su fracción molar en el líquido?
Necesita la concentración molar total de la mezcla líquida: \(x_{gas}=c_{gas}/c_{total}\), con ambas concentraciones expresadas por el mismo volumen. Encontrar \(c_{total}\) generalmente requiere información sobre la composición y la densidad del líquido. Para una disolución acuosa suficientemente diluida, el disolvente puede dominar ese total, pero esta aproximación no es universal. Por lo tanto, una constante de presión por fracción molar no puede obtenerse a partir de una constante basada en concentración usando solo unidades de presión.
¿Cómo convierto una constante de concentración por presión de atm a Pa?
Divida su valor numérico en mol/(L·atm) entre 101 325 para obtener mol/(L·Pa), porque una atmósfera equivale a 101 325 pascales. Por ejemplo, \(0.020\) mol/(L·atm) es aproximadamente \(1.97\times10^{-7}\) mol/(L·Pa). Si además cambia litros por metros cúbicos, multiplique ese resultado por 1000. Convierta por separado las partes de presión y de volumen para evitar invertir un factor.