[O2] in un corpo idrico

[LucioSilla]

Ciao a tutti, il dubbio che ho è il seguente:

Sappiamo che la solubilità di un gas in un liquido ( con il quale non reagisce) è data dalla legge di Henry la quale dichiara che la quantità di gas disciolto in un liquido ad una data temperatura è proporzionale alla P parziale di quel gas.
Nel caso dell'acqua e dell'ossigeno possiamo scrivere

[O2] = k * PO2

Dalla letteratura sappiamo che nelle acque dolci la [O2] a 20° è 9 mg/L, tuttavia se provo a calcolare questo valore (K 20°C= 0,028 e PO2=159,6 Torr) non ottengo il risultato. Qualcuno sa spiegarmi dove sbaglio?

0,028*159,6=  4,46 ml O2/ml H2O

moli= PV/RT

moli= (1*0,0044688)/0,082*293= 0,0001859 moli di O2 in 1 ml H2O

moltiplico per il PM dell'O2 ed ottengo 0,005951 g di O2 in 1 ml H2O

facendo la proporzione ad 1 L ottengo 5,95 g di O2 in 1 L di H2O a 20° ma è scorretto


Inoltre, se volessi tener conto della salinità (ad esempio acqua marina) la legge di Henry dovrebbe diventare così?

[O2]=K * PO2 * 1/Salinità

Grazie in anticipo per il vostro supporto!

[LuiCap]

Ti riporto il seguente esercizio risolto trovato su:
Peter W. Atkins, Chimica fisica, Zanichelli

Calcolare la solubilità dell'ossigeno in acqua a 25°C e alla pressione parziale di 160 torr (la pressione parziale dell'atmosfera a livello del mare).

   

[Mr.Hyde]

Ciao a tutti

scritto da Lucio:
".......
Nel caso dell'acqua e dell'ossigeno possiamo scrivere

[O2] = k * PO2

Dalla letteratura sappiamo che nelle acque dolci la [O2] a 20° è 9 mg/L, tuttavia se provo a calcolare questo valore (K 20°C= 0,028 e PO2=159,6 Torr) non ottengo il risultato. Qualcuno sa spiegarmi dove sbaglio?"

Carissimo Lucio ,  a mio avviso , il 1° errore che fai ,è quello di considerare la "k" presente in quella formula, come equivalente a 0,028.

Mi spiego meglio ... la k presente in quella formula è la costante di Henry ,mentre 0,028 mlO2/mlH2O è il coefficiente di assorbimento del soluto O2 nel solvente H2O!.
come avrai notato , ci ho messo anche l'unità di misura ... cosa significa quel coefficiente ?
Indica che alla pressione parziale di 1 atm e a 293 °K ,in 1 ml di H2O ,si potrebbero sciogliere 0,028 ml di O2( cioè 28 ml di O2 in 1 litro H2O). Attenzione però ,perché quei 0,028 ml di O2 sono misurati a 273°K .

Il 2° errore che fai , è  ,nella formula dei gas perfetti (ideali)  n=PV/RT , devi considerare la pressione parziale di O2 che è  di 0,21 atm e NON di 1 atm .

quindi sostituendo i dati a disposizione e risolvendo con il coefficiente di assorbimento: 

n = (0,21 * 0,028) / (0,082 * 273) = 0,00588 / 22,386 = 0,000263 moli

quindi :

g = n * PM = 0,000263 * 32 = 0,0084 g  = 8,4 mg O2

2° metodo + semplice e preciso, è quello di considerare la formula 

S = Kh * Pp ( che sostanzialmente è identica alla formula da te riportata [O2] = k * PO2 )

dove 

S   è la solubilità del gas  in moli/litro 
Kh è la costante di Henry in moli/atm * L ( che per l'ossigeno vale 0,0013 moli/atm*L  a 298 °K )
Pp è la pressione parziale del gas in atm

risolvendo 

S = 0,0013 * 0,21 = 0,000273 moli/litro di O2 

0,000273 * 32 = 0,008736 g/litro = 8,74 mg/l O2

c'è anche un' altro metodo per risolvere il problema , ma per ora penso che possa bastare 

cordialmente

Francy

[LucioSilla]

Grazie, in effetti ho fatto degli errori abbastanza banali. Grazie per la vostra spiegazione!!

[LuiCap]

A me risulta dal Vademecum di Chimica che 0,028 sia il volume in mL di O2 (riportato a c.n.) che si sciolgono in 1 mL di acqua alla pressione di 1 atm e alla temperatura di 25°C = 298 K, ovvero la sua solubilità in acqua a quella temperatura.

   

[Mr.Hyde]

Ciao a tutti

Ciao Luisa , si vede che sulla tua tabella le "condizioni normali " sono riferite al "SATP"

Mentre sulla mia tabella le c.n. si riferiscono alla "IUPAC"

cordialmente

Francy

[LucioSilla]

"..Indica che alla pressione parziale di 1 atm e a 293 °K ,in 1 ml di H2O ,si potrebbero sciogliere 0,028 ml di O2( cioè 28 ml di O2 in 1 litro H2O). Attenzione però ,perché quei 0,028 ml di O2 sono misurati a 273°K "

Non ho capito cosa intendi, se K si riferisce ad un certo rapporto tra ossigeno ed acqua in 1ml ad una data temperatura perchè dici che comunque questi valori sono misurati a 273°K, a zero gradi come K 0.0489. Allora come andrebbero interpretate queste costanti?

[Mr.Hyde]

intendo :

 il coefficiente di 0,028 non è la costante di Henry

 il numero indica che alla pressione parziale di 1 atm a 20 °C ,  0,028 ml di ossigeno si sciolgono in 1 ml di acqua . ok?

però quel  volume di 0,028 ml di O2 è MISURATO/determinato alle condizioni normali (che secondo la IUPAC sono 273 °K (0°C) e 1 atm)

se invece utilizzi la tabella di Luisa , alla pressione parziale di 1 atm a 20 °C si sciolgono 0,031 ml di O2 in 1 ml di acqua 

ma quel volume di 0,031 ml di O2 è MISURATO/determinato alle condizioni normali ( che secondo la SATP sono 298 °K (25 °C) e 1 atm ).

è chiaro ? 

curiosità : nel sistema IUPAC prima del 1982 lo standard di pressione era 1 atm , dopo il 1982 di 1 bar

cordialmente

Francy

[Mr.Hyde]

ok Lucio , forse ho capito la tua titubanza

mettiamo il caso di dover costruire una tabella di solubilità ,alle varie temperature ,di un liquido "x" poco solubile in acqua ,

la tabella la vogliamo stilare in ml di x / 1000 g di H2O.

per misurare i ml di "x " utilizziamo una buretta 

leggiamo sulla buretta, che la stessa è  tarata a 20 °C.

decidiamo quindi di portare il   liquido "x" a 20 °C   .

ammettiamo che, dopo tutte le nostre prove ,abbiamo ottenuto  i dati da inserire in tabella  .

a 20 °C vediamo che si sciolgono 10 ml di x su 1000 g di acqua 

a 25 °C 12 ml di x su 1000 g acqua

a 30 °C 14 ml di x su 1000 g di acqua

a 35 °C  17 ml di x su 1000 g di acqua

etc ....

per misurare quei volumi di liquido "x" (10 ,12, 14 , 17 ...etc ),nelle nostre prove abbiamo utilizzato una buretta tarata a 20 °C , con il liquido x a 20 °C ,


Quindi ,nella tabella, andremo ad inserire i volumi  "x" da noi misurati ,alla temperatura di 20 °C 

è chiaro ?

cordialmente

Francy