Solubilidad en diferentes condiciones de presión

Question

Estoy trabajando en mi beca de la práctica de un examen. Creo que este examen supone high school + primer año de universidad, en el conocimiento. Y no estoy muy seguro de lo que hice mal. Podría usted por favor, eche un vistazo?

La solubilidad del oxígeno en 1,0 L de agua es de 28 mL a 25 °C y 1.0 atm. La cantidad de oxígeno que puede disolverse en 1,0 L de agua a 25 °C y 4.0 atm?

La respuesta sigue siendo 28 mL pero IMO pensé cuando la presión aumenta hasta 4 veces, mientras que otros factores son constantes, la solubilidad haría así. Por favor, ayudar en donde me perdí y qué temas deben centrarse en concreto.

Answer 1

Como señaló la Wikipedia,

"La Ley de Henry es una ley de los gases que indica que la cantidad de gas disuelto en un líquido es proporcional a su presión parcial por encima del líquido."

Así que tienes toda la razón. 4 veces la presión de oxígeno debe resultar en 4 veces la cantidad de oxígeno disuelto.

La clave de respuestas para el problema debe estar equivocado.

Usuario Delta_G hizo una observación interesante/corrección. El problema está preguntando sobre el volumen de gas que se disuelve, no la concentración de oxígeno en el agua. Por lo tanto, 28 ml a 4 atm de gas de oxígeno que contiene cuatro veces la cantidad de oxígeno como de 28 ml a 1 atm de la de gas. Así que en cualquiera de los casos el 28 ml de la fase de gas se disuelve en el agua.

Answer 2

Esta es una pregunta confusa porque, mientras que la solubilidad puede ser reportado en mL/L, no puede haber ambigüedad a la hora de elegir una presión durante la conversión a esta unidad, por ejemplo mediante la siguiente ecuación para convertir de molaridad $c$ volumen/volumen de unidades:

$$\rho = \frac{cRT}{p}$$

En esta línea de la página de datos, por ejemplo , en algunas columnas de la solubilidad se informó en mL/L, convierten a esta unidad en una presión de $\pu{1 atm}$ (la fuente de los datos no puede ser verificada), incluso cuando la presión parcial de oxígeno, $p_{O_2}$ es el aumento por encima de $\pu{1 atm}$.

En la OP el volumen se refiere, presumiblemente, a un volumen equivalente de gas oxígeno en la (parcial) de la presión del gas sobre el líquido.

Usando los números de la OP, suponiendo que el gas es ideal, entonces

$c=\frac{101325\times28\times 10^{-6}}{8.3145\times298.15} \pu{M} =\pu{ 1.1 \times 10^{-3}M}$

cuando $p = \pu{1 atm}$.

Por otro lado, si $p = \pu{4 atm}$

$c=\frac{4\times101325\times28\times 10^{-6}}{8.3145\times298.15} \pu{M} =\pu{ 4.6\times 10^{-3} M}$

por lo que la solubilidad es la misma ($\pu{28 mL/L}$) si se describe en términos de volumen a la presión dada, sino $\times 4$ mayor cuando se considera como una concentración molar.

Nota por la forma en que, de acuerdo a un número de fuentes de la solubilidad en $\pu{25 ^\circ C}$ es $\pu{258 \mu M}$ (~$\pu{8.2 mm Hg}$) $p_{O_2}=\pu{1 atm}$, e $\pu{1.0 mM}$ a $p_{O_2}=\pu{4 atm}$.