I. GIỚI THIỆU VỀ ĐỊNH LUẬT HENRY

1. Định luật Henry là gì?

Tên gọi đầy đủ: Định luật Henry về độ tan của khí trong chất lỏng

Người phát hiện: William Henry – nhà hóa học người Anh, công bố định luật này vào năm 1803.

Nội dung chính: Định luật Henry mô tả mối quan hệ giữa độ tan của một khí trong chất lỏng với áp suất riêng phần của khí đó phía trên bề mặt chất lỏng.

Phát biểu đơn giản: Ở nhiệt độ không đổi, độ tan của một khí trong chất lỏng tỉ lệ thuận với áp suất riêng phần của khí đó.

2. Hiện tượng thực tế

Ví dụ 1 – Nước ngọt có gas:

• Nước ngọt được nạp khí CO₂ dưới áp suất cao (3-4 atm)
• CO₂ hòa tan nhiều vào nước do áp suất cao
• Khi mở nắp chai → áp suất giảm về 1 atm
• CO₂ không thể hòa tan nhiều như trước → thoát ra tạo bọt khí (sủi gas)

Ví dụ 2 – Lặn biển:

• Thợ lặn ở độ sâu lớn chịu áp suất cao
• Khí N₂ trong bình lặn hòa tan nhiều vào máu
• Nếu nổi lên quá nhanh → áp suất giảm đột ngột
• N₂ thoát ra khỏi máu tạo bọt khí → bệnh khí ép (decompression sickness)
• Rất nguy hiểm, có thể gây tử vong

Ví dụ 3 – Cá chết khi nước nóng:

• Nhiệt độ nước tăng → độ tan O₂ giảm
• O₂ không đủ cho cá thở
• Cá thiếu oxy và chết

3. Các đại lượng liên quan

Giải thích:

• Nồng độ C: Cho biết có bao nhiêu mol (hoặc gam) khí hòa tan trong 1 lít chất lỏng
• Áp suất riêng phần p: Áp suất mà khí đó gây ra phía trên bề mặt chất lỏng
• Hằng số Henry $K_H$: Mỗi loại khí với mỗi loại dung môi có một giá trị $K_H$ riêng

II. NỘI DUNG ĐỊNH LUẬT HENRY

1. Phát biểu định luật

Phát biểu chính thức:

Ở nhiệt độ không đổi, độ tan (nồng độ cân bằng) của một khí trong chất lỏng tỉ lệ thuận với áp suất riêng phần của khí đó trên bề mặt chất lỏng.

Giải thích đơn giản:

• Áp suất khí tăng gấp đôi → Độ tan tăng gấp đôi
• Áp suất khí giảm một nửa → Độ tan giảm một nửa
• Mối quan hệ tỉ lệ thuận trực tiếp

Điều kiện áp dụng:

Nhiệt độ không đổi: Định luật chỉ đúng khi nhiệt độ không thay đổi

Khí ít tan: Áp dụng cho các khí tan ít hoặc trung bình (O₂, N₂, CO₂…), không áp dụng cho khí tan rất nhiều như NH₃, HCl

Không phản ứng hóa học: Khí không tác dụng hóa học với dung môi (nếu có phản ứng thì độ tan sẽ khác)

Áp suất không quá cao: Ở áp suất rất cao, định luật có thể sai lệch

2. Công thức định luật Henry

📌 Dạng 1: Nồng độ mol và áp suất

$$\boxed{C = K_H \cdot p}$$

Trong đó:

• $C$: nồng độ khí hòa tan (mol/L)
• $K_H$: hằng số Henry (mol/(L·atm))
• $p$: áp suất riêng phần của khí (atm)

Đọc công thức: “C bằng K H nhân p”

📌 Dạng 2: Độ hòa tan khối lượng

$$\boxed{S = k_H \cdot p}$$

Trong đó:

• $S$: độ hòa tan khối lượng (g/L hoặc g/100g nước)
• $k_H$: hằng số Henry theo khối lượng (g/(L·atm))
• $p$: áp suất riêng phần (atm)

Lưu ý: $k_H = K_H \times M$ (M là khối lượng mol)

📌 Dạng 3: Tính áp suất từ nồng độ (công thức đảo)

$$\boxed{p = \frac{C}{K_H}}$$

Ứng dụng: Biết nồng độ khí hòa tan, tính được áp suất cần thiết.

3. Ý nghĩa công thức

Mối quan hệ thuận:

• Áp suất tăng → Nồng độ khí hòa tan tăng
• Áp suất giảm → Nồng độ khí hòa tan giảm → Khí thoát ra

Hằng số Henry:

• Mỗi cặp khí-dung môi có một giá trị $K_H$ riêng
• $K_H$ lớn → khí dễ tan
• $K_H$ nhỏ → khí khó tan

Điểm cân bằng:

• Tại nồng độ $C = K_H \cdot p$, tốc độ khí hòa tan = tốc độ khí thoát ra
• Hệ đạt trạng thái cân bằng động

4. Ví dụ minh họa đơn giản

Bài toán: Ở nhiệt độ 25°C, hằng số Henry của CO₂ trong nước là $K_H = 0.034$ mol/(L·atm).

Tính nồng độ CO₂ hòa tan trong nước khi áp suất riêng phần của CO₂ là 3 atm.

Lời giải:

Áp dụng định luật Henry: $$C = K_H \cdot p$$ $$C = 0.034 \times 3 = 0.102 \text{ mol/L}$$

Kết luận: Nồng độ CO₂ hòa tan là 0.102 mol/L.

Giải thích:

• Áp suất càng cao → CO₂ hòa tan càng nhiều
• Đây là nguyên lý sản xuất nước ngọt có gas

III. HẰNG SỐ HENRY

1. Khái niệm hằng số Henry ($K_H$)

Định nghĩa: Hằng số Henry là hằng số tỉ lệ giữa nồng độ khí hòa tan và áp suất riêng phần của khí đó.

Công thức: $$K_H = \frac{C}{p}$$

Đơn vị phổ biến:

• mol/(L·atm) – đơn vị thông dụng nhất
• mol/(kg·Pa) – dùng trong nghiên cứu
• M/atm (M là mol/L) – viết gọn
• g/(L·atm) – khi tính theo khối lượng

Ý nghĩa:

• $K_H$ lớn → khí dễ tan trong dung môi
• $K_H$ nhỏ → khí khó tan trong dung môi

Đặc điểm:

• $K_H$ phụ thuộc vào bản chất khí và dung môi
• $K_H$ phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ
• $K_H$ không phụ thuộc áp suất (trong phạm vi áp suất vừa phải)

2. Bảng hằng số Henry của một số khí (ở 25°C, trong nước)

Nhận xét quan trọng:

• CO₂ tan tốt hơn O₂ khoảng 26 lần ($\frac{3.4 \times 10^{-2}}{1.3 \times 10^{-3}} \approx 26$)
• NH₃ tan cực kỳ tốt (gấp hàng nghìn lần O₂) do tạo liên kết hydro với nước
• He tan rất kém → dùng trong hỗn hợp khí lặn sâu

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến $K_H$

a) Nhiệt độ:

Quy luật:

• Nhiệt độ tăng → $K_H$ giảm → Độ tan giảm
• Nhiệt độ giảm → $K_H$ tăng → Độ tan tăng

Giải thích:

• Quá trình hòa tan khí thường tỏa nhiệt
• Nhiệt độ cao → phân tử khí có năng lượng lớn → dễ thoát ra
• Nhiệt độ thấp → phân tử khí ít năng lượng → dễ bị giữ lại

Ví dụ thực tế:

• Nước nóng → O₂ thoát ra → cá chết (ao nuôi mùa hè)
• Đun sôi nước → khí thoát hết → nước đã đun sôi ít O₂
• Bia lạnh giữ gas tốt hơn bia ấm

b) Bản chất khí và dung môi:

Nguyên tắc “Đồng tính thì tan”:

• Khí phân cực tan tốt trong dung môi phân cực (nước)
• Khí không phân cực tan tốt trong dung môi không phân cực

Ví dụ:

• CO₂ phân cực nhẹ → tan khá trong nước
• NH₃ phân cực mạnh + tạo liên kết H → tan rất tốt trong nước
• N₂, O₂ không phân cực → tan kém trong nước

Liên kết hóa học:

• Khí tạo liên kết với dung môi → tan tốt (NH₃ + H₂O)
• Khí chỉ tương tác yếu → tan kém (N₂, He)

c) Ảnh hưởng của áp suất:

Lưu ý: Hằng số $K_H$ không phụ thuộc vào áp suất (trong phạm vi áp suất vừa phải)

Tuy nhiên:

• Ở áp suất rất cao (> 100 atm) → định luật Henry có thể sai lệch
• Áp suất chỉ ảnh hưởng đến độ tan C, không ảnh hưởng đến hằng số $K_H$

4. Công thức phụ thuộc nhiệt độ (Phương trình Van’t Hoff)

Đối với các bài toán nâng cao, hằng số Henry thay đổi theo nhiệt độ theo công thức:

$$\ln K_H(T) = \ln K_H(T_0) + \frac{\Delta H_{sol}}{R}\left(\frac{1}{T} – \frac{1}{T_0}\right)$$

Trong đó:

• $K_H(T)$: hằng số Henry ở nhiệt độ T
• $K_H(T_0)$: hằng số Henry ở nhiệt độ chuẩn $T_0$
• $\Delta H_{sol}$: enthalpy hòa tan (J/mol) – thường âm (tỏa nhiệt)
• $R$: hằng số khí lý tưởng = 8.314 J/(mol·K)
• $T$, $T_0$: nhiệt độ tuyệt đối (K)

Ứng dụng: Tính $K_H$ ở các nhiệt độ khác nhau khi biết giá trị ở một nhiệt độ chuẩn.

IV. CÔNG THỨC CHI TIẾT VÀ ÁP DỤNG

1. Các dạng công thức định luật Henry

📌 A. Công thức cơ bản

$$\boxed{C = K_H \cdot p}$$

Ứng dụng: Tính nồng độ khi biết áp suất và hằng số Henry.

📌 B. So sánh hai trạng thái (cùng nhiệt độ)

Nếu nhiệt độ không đổi, $K_H$ không đổi:

$$\boxed{\frac{C_1}{C_2} = \frac{p_1}{p_2}}$$

Hoặc:

$$\boxed{\frac{C_1}{p_1} = \frac{C_2}{p_2} = K_H}$$

Ứng dụng: So sánh độ tan ở hai áp suất khác nhau.

📌 C. Tính khối lượng khí hòa tan

$$\boxed{m = C \cdot V \cdot M}$$

Trong đó:

• $m$: khối lượng khí hòa tan (g)
• $C$: nồng độ mol (mol/L)
• $V$: thể tích dung dịch (L)
• $M$: khối lượng mol của khí (g/mol)

📌 D. Tính số mol khí hòa tan

$$\boxed{n = C \cdot V}$$

Trong đó:

• $n$: số mol khí (mol)
• $C$: nồng độ (mol/L)
• $V$: thể tích (L)

📌 E. Liên hệ với phân số mol (dung dịch loãng)

Đối với dung dịch loãng:

$$x_{khí} \approx \frac{p}{K_H^{(x)}}$$

Trong đó $K_H^{(x)}$ là hằng số Henry theo phân số mol (có đơn vị khác).

2. Các dạng bài toán thường gặp

Dạng 1: Tính nồng độ từ áp suất

Đề bài: Ở 25°C, hằng số Henry của O₂ trong nước là $K_H = 1.3 \times 10^{-3}$ mol/(L·atm).

Không khí có 21% O₂ (theo thể tích), áp suất khí quyển là 1 atm. Tính nồng độ O₂ hòa tan trong nước tiếp xúc với không khí.

Lời giải:

Bước 1: Tính áp suất riêng phần của O₂

Trong không khí, O₂ chiếm 21% thể tích → chiếm 21% áp suất (định luật Dalton) $$p_{O_2} = 0.21 \times 1 = 0.21 \text{ atm}$$

Bước 2: Áp dụng định luật Henry $$C = K_H \cdot p = 1.3 \times 10^{-3} \times 0.21$$ $$C = 2.73 \times 10^{-4} \text{ mol/L}$$

Kết luận: Nồng độ O₂ hòa tan trong nước là $2.73 \times 10^{-4}$ mol/L.

Dạng 2: Tính áp suất từ nồng độ

Đề bài: Nồng độ CO₂ hòa tan trong nước ngọt là 0.068 mol/L ở 25°C. Biết $K_H$ của CO₂ là $3.4 \times 10^{-2}$ mol/(L·atm). Tính áp suất riêng phần của CO₂.

Lời giải:

Từ công thức $C = K_H \cdot p$, suy ra: $$p = \frac{C}{K_H} = \frac{0.068}{3.4 \times 10^{-2}}$$ $$p = \frac{0.068}{0.034} = 2 \text{ atm}$$

Kết luận: Áp suất riêng phần CO₂ là 2 atm.

Giải thích: Nước ngọt được nạp CO₂ ở áp suất cao (khoảng 2-4 atm) để tăng độ tan.

Dạng 3: So sánh hai trạng thái

Đề bài: Nồng độ O₂ hòa tan trong nước ở mực nước biển (áp suất 1 atm) là $C_1$.

Một thợ lặn xuống độ sâu 20 mét, tại đó áp suất là 3 atm. Tính nồng độ O₂ hòa tan trong máu thợ lặn (coi máu như nước).

Lời giải:

Nhiệt độ không đổi → $K_H$ không đổi

Áp dụng công thức so sánh: $$\frac{C_2}{C_1} = \frac{p_2}{p_1} = \frac{3}{1} = 3$$

Suy ra: $$C_2 = 3C_1$$

Kết luận: Nồng độ O₂ hòa tan tăng gấp 3 lần so với mực nước biển.

Ý nghĩa: Áp suất tăng → độ tan tăng → có thể gây độc oxy nếu lặn quá sâu.

Dạng 4: Tính khối lượng khí hòa tan

Đề bài: Trong 2 lít nước, CO₂ hòa tan có nồng độ 0.034 mol/L ở điều kiện tiêu chuẩn.

Tính khối lượng CO₂ hòa tan. Biết $M_{CO_2} = 44$ g/mol.

Lời giải:

Áp dụng công thức: $$m = C \times V \times M$$ $$m = 0.034 \times 2 \times 44$$ $$m = 2.992 \text{ g} \approx 3 \text{ g}$$

Kết luận: Khối lượng CO₂ hòa tan là khoảng 3 gam.

Dạng 5: Ứng dụng thực tế – Nước ngọt có gas

Đề bài: Nước ngọt được bão hòa CO₂ ở 25°C dưới áp suất 4 atm ($K_H = 3.4 \times 10^{-2}$ mol/(L·atm)).

Khi mở nắp chai, áp suất giảm về 1 atm (áp suất khí quyển). Tính phần trăm CO₂ thoát ra khỏi nước.

Lời giải:

Trước khi mở nắp (p = 4 atm): $$C_1 = K_H \times p_1 = 3.4 \times 10^{-2} \times 4 = 0.136 \text{ mol/L}$$

Sau khi mở nắp (p = 1 atm): $$C_2 = K_H \times p_2 = 3.4 \times 10^{-2} \times 1 = 0.034 \text{ mol/L}$$

Lượng CO₂ thoát ra: $$\Delta C = C_1 – C_2 = 0.136 – 0.034 = 0.102 \text{ mol/L}$$

Phần trăm CO₂ thoát ra: $$\frac{\Delta C}{C_1} \times 100% = \frac{0.102}{0.136} \times 100% = 75%$$

Kết luận: Khi mở nắp, 75% lượng CO₂ thoát ra khỏi nước, tạo bọt khí (sủi gas).

Giải thích: Đây là lý do tại sao nước ngọt bị “hết gas” sau khi mở nắp một thời gian.

3. Lưu ý khi giải bài tập

⚠️ Lưu ý 1: Đơn vị phải thống nhất

Nồng độ:

• Thường dùng mol/L
• Nếu cho g/L → đổi sang mol/L bằng cách chia cho M

Áp suất:

• Thường dùng atm
• Nếu cho Pa, bar, mmHg → đổi sang atm
• 1 atm = 101325 Pa = 1.01325 bar = 760 mmHg

Hằng số Henry:

• Đảm bảo đơn vị của $K_H$ phù hợp với C và p

⚠️ Lưu ý 2: Áp suất riêng phần

Nếu đề bài cho áp suất chung của hỗn hợp khí, cần tính áp suất riêng phần:

$$p_i = x_i \times p_{tổng}$$

Ví dụ:

• Không khí có 21% O₂, áp suất 1 atm
• $p_{O_2} = 0.21 \times 1 = 0.21$ atm

⚠️ Lưu ý 3: Nhiệt độ không đổi

• Hầu hết bài tập giả sử nhiệt độ không đổi (T = const)
• $K_H$ chỉ không đổi khi T không đổi
• Nếu T thay đổi → phải tra bảng $K_H$ mới hoặc dùng công thức Van’t Hoff

⚠️ Lưu ý 4: Điều kiện áp dụng

Kiểm tra:

• Khí có ít tan không? (NH₃, HCl tan quá nhiều → không dùng)
• Khí có phản ứng với nước không? (SO₂ + H₂O → có phản ứng)
• Áp suất có quá cao không? (p < 100 atm thì OK)

V. SO SÁNH VỚI ĐỊNH LUẬT KHÁC

1. Định luật Henry vs Định luật Dalton

Mối liên hệ: Đôi khi cần dùng cả hai định luật:

• Dùng Dalton để tính áp suất riêng phần $p_i$
• Dùng Henry để tính độ tan với $p_i$ đó

2. Định luật Henry vs Định luật Raoult

Mối liên hệ:

• Cả hai đều mô tả cân bằng pha khí-lỏng
• Trong một số trường hợp, có thể coi định luật Henry là trường hợp đặc biệt của định luật Raoult

VI. BẢNG CÔNG THỨC TỔNG HỢP

Công thức định luật Henry

Công thức liên quan

Hằng số Henry phổ biến (25°C, trong nước)

Thứ tự độ tan giảm dần: CO₂ > O₂ > H₂ > N₂ > He

VII. BÀI TẬP MẪU CHI TIẾT

Bài 1: Cơ bản – Tính nồng độ

Đề bài: Ở 25°C, hằng số Henry của N₂ trong nước là $6.1 \times 10^{-4}$ mol/(L·atm).

Không khí có 78% N₂ (theo thể tích), áp suất khí quyển 1 atm. Tính nồng độ N₂ hòa tan trong nước tiếp xúc với không khí.

Lời giải:

Bước 1: Tính áp suất riêng phần N₂ $$p_{N_2} = 0.78 \times 1 = 0.78 \text{ atm}$$

Bước 2: Áp dụng định luật Henry $$C = K_H \times p = 6.1 \times 10^{-4} \times 0.78$$ $$C = 4.758 \times 10^{-4} \text{ mol/L} \approx 4.76 \times 10^{-4} \text{ mol/L}$$

Kết luận: Nồng độ N₂ hòa tan trong nước là $4.76 \times 10^{-4}$ mol/L.

Bài 2: Tính khối lượng khí hòa tan

Đề bài: Trong 5 lít nước tiếp xúc với không khí ở 25°C, áp suất 1 atm. Tính khối lượng O₂ hòa tan.

Dữ liệu:

• Không khí có 21% O₂
• $K_H$ của O₂ = $1.3 \times 10^{-3}$ mol/(L·atm)
• $M_{O_2} = 32$ g/mol

Lời giải:

Bước 1: Tính áp suất riêng phần O₂ $$p_{O_2} = 0.21 \times 1 = 0.21 \text{ atm}$$

Bước 2: Tính nồng độ O₂ $$C = K_H \times p = 1.3 \times 10^{-3} \times 0.21 = 2.73 \times 10^{-4} \text{ mol/L}$$

Bước 3: Tính khối lượng O₂ $$m = C \times V \times M = 2.73 \times 10^{-4} \times 5 \times 32$$ $$m = 0.04368 \text{ g} \approx 43.7 \text{ mg}$$

Kết luận: Khối lượng O₂ hòa tan là khoảng 43.7 mg.

Bài 3: So sánh hai trạng thái

Đề bài: Ở 25°C, độ tan CO₂ trong nước ở áp suất 1 atm là $C_1$. Tính độ tan CO₂ khi tăng áp suất lên 5 atm (nhiệt độ không đổi).

Lời giải:

Nhiệt độ không đổi → $K_H$ không đổi

Áp dụng công thức so sánh: $$\frac{C_2}{C_1} = \frac{p_2}{p_1} = \frac{5}{1} = 5$$

Suy ra: $$C_2 = 5C_1$$

Kết luận: Độ tan CO₂ tăng gấp 5 lần khi áp suất tăng từ 1 atm lên 5 atm.

Ứng dụng: Đây là nguyên lý sản xuất nước ngọt có gas – tăng áp suất để tăng độ tan CO₂.

Bài 4: Ứng dụng – Lặn biển và bệnh khí ép

Đề bài: Ở mực nước biển (áp suất 1 atm), nồng độ N₂ hòa tan trong máu người là $C_0$.

Một thợ lặn xuống độ sâu 30 mét, tại đó áp suất là 4 atm. Giả sử máu có thành phần khí như không khí (78% N₂).

a) Tính nồng độ N₂ trong máu ở độ sâu 30 mét b) Khi thợ lặn nổi lên mực nước biển, N₂ thoát ra như thế nào? Tại sao nguy hiểm?

Lời giải:

Câu a)

Nhiệt độ cơ thể không đổi → $K_H$ không đổi

Áp dụng so sánh: $$\frac{C_{30m}}{C_0} = \frac{p_{30m}}{p_0} = \frac{4}{1} = 4$$

Suy ra: $$C_{30m} = 4C_0$$

Kết luận a: Nồng độ N₂ trong máu tăng gấp 4 lần so với mực nước biển.

Câu b)

Khi thợ lặn nổi lên:

• Áp suất giảm từ 4 atm về 1 atm
• Độ tan N₂ giảm từ $4C_0$ về $C_0$
• Lượng N₂ dư thừa: $4C_0 – C_0 = 3C_0$ phải thoát ra

Nếu nổi lên nhanh:

• N₂ thoát ra đột ngột, tạo bọt khí trong máu và mô
• Gây bệnh khí ép (decompression sickness, bends)
• Triệu chứng: đau khớp, tê liệt, thậm chí tử vong

Cách phòng tránh:

• Nổi lên chậm để N₂ có thời gian thải dần qua phổi
• Dừng lại nhiều lần (decompression stops)
• Dùng hỗn hợp khí đặc biệt (ít N₂, nhiều He)

VIII. MẸO VÀ LƯU Ý

1. Mẹo nhớ công thức

Mẹo 1: Công thức gốc

$$C = K_H \cdot p$$

“Nồng độ = Hằng số × Áp suất”

Cách nhớ: Giống như “Quãng đường = Vận tốc × Thời gian”

Mẹo 2: Áp suất tăng → Độ tan tăng

“Áp lực càng lớn → Khí càng bị ép vào nước”

Ví dụ minh họa:

• Chai nước ngọt: áp cao → CO₂ tan nhiều
• Mở nắp: áp giảm → CO₂ thoát ra (sủi bọt)

Mẹo 3: Nhiệt độ tăng → Độ tan giảm

“Nước nóng → Khí chạy mất”

Ví dụ:

• Đun nước → bọt khí (khí thoát ra)
• Nước ấm → cá thiếu O₂

2. Các sai lầm thường gặp

❌ SAI LẦM 1: Quên tính áp suất riêng phần

Sai:

• Không khí áp suất 1 atm → dùng p = 1 atm cho O₂

Đúng:

• O₂ chiếm 21% → $p_{O_2} = 0.21$ atm ✓

❌ SAI LẦM 2: Nhầm lẫn đơn vị

Sai:

• Dùng $K_H$ (mol/(L·atm)) với p (Pa)

Đúng:

• Đổi p sang atm hoặc tra $K_H$ theo Pa ✓
• 1 atm = 101325 Pa

❌ SAI LẦM 3: Dùng sai $K_H$ (nhiệt độ khác)

Sai:

• Dùng $K_H$ ở 25°C cho bài toán ở 10°C

Đúng:

• Phải tra $K_H$ đúng nhiệt độ ✓
• Hoặc dùng công thức Van’t Hoff

❌ SAI LẦM 4: Áp dụng cho khí tan nhiều

Sai:

• Dùng định luật Henry cho NH₃, HCl (tan quá nhiều)

Đúng:

• Chỉ dùng cho khí ít tan: O₂, N₂, CO₂, He… ✓

3. Lưu ý quan trọng

Lưu ý 1: Hằng số Henry phụ thuộc nhiệt độ

• Bảng $K_H$ thường cho ở 25°C
• Nhiệt độ khác → $K_H$ khác
• T tăng → $K_H$ giảm

Lưu ý 2: Chỉ áp dụng cho khí ít tan

Áp dụng được:

• O₂, N₂, H₂, He, CO₂, CH₄…
• Khí không hoặc ít phản ứng với nước

Không áp dụng:

• NH₃ (tan quá nhiều, tạo liên kết H)
• HCl (tan và ion hóa hoàn toàn)
• SO₂, CO₂ (ở áp suất cao, phản ứng với nước)

Lưu ý 3: Áp suất không quá cao

• Định luật Henry đúng ở p < 10-20 atm
• p rất cao (> 100 atm) → có sai số
• Thực tế: hầu hết bài tập p < 10 atm

IX. ỨNG DỤNG THỰC TẾ

1. Sản xuất nước giải khát

Nguyên lý:

• Nước được làm lạnh (tăng độ tan)
• Bơm CO₂ ở áp suất cao (3-4 atm)
• CO₂ hòa tan nhiều theo định luật Henry
• Đóng nắp kín giữ áp suất

Khi mở nắp:

• Áp suất giảm về 1 atm
• 75-80% CO₂ thoát ra
• Tạo bọt khí (sủi gas)

Tại sao bia, nước ngọt hết gas sau một thời gian:

• Áp suất trong chai giảm dần
• CO₂ thoát ra không khí
• Định luật Henry: p giảm → C giảm

2. Lặn biển và an toàn

Vấn đề:

• Càng lặn sâu → áp suất càng cao
• Mỗi 10m sâu → áp suất tăng ~1 atm
• N₂ hòa tan trong máu tăng

Nguy hiểm:

Bệnh khí ép (Decompression Sickness):

• Nổi lên nhanh → áp suất giảm đột ngột
• N₂ tạo bọt khí trong máu, mô
• Gây đau khớp, tê liệt, tai biến

Độc oxy (Oxygen Toxicity):

• Lặn sâu với không khí → $p_{O_2}$ quá cao
• Gây co giật, tổn thương phổi

Giải pháp:

• Nổi lên chậm (10-15 m/phút)
• Dừng lại nhiều lần (decompression stops)
• Dùng hỗn hợp khí: Nitrox (O₂ + N₂), Trimix (O₂ + N₂ + He)
• He tan kém hơn N₂ → an toàn hơn

3. Nuôi trồng thủy sản

Vấn đề:

• Cá cần O₂ hòa tan để thở
• Nước ấm → O₂ giảm → cá chết

Giải pháp:

Tăng áp suất O₂:

• Sục khí O₂ vào nước
• Tăng áp suất riêng phần O₂
• Theo Henry: p tăng → C tăng

Giảm nhiệt độ:

• Nước mát → $K_H$ tăng → O₂ tan tốt hơn
• Dùng máy làm mát

Kiểm soát nhiệt độ:

• Không nuôi quá đông → O₂ không đủ
• Thay nước thường xuyên

4. Môi trường – CO₂ và đại dương

Vai trò điều hòa khí hậu:

• Đại dương hấp thụ ~25-30% CO₂ từ hoạt động con người
• CO₂ hòa tan trong nước biển theo định luật Henry
• Giảm nồng độ CO₂ trong khí quyển

Vấn đề:

• CO₂ hòa tan nhiều → tạo H₂CO₃ (axit cacbonic)
• Làm axit hóa đại dương (ocean acidification)
• Ảnh hưởng đến san hô, sinh vật biển

Ảnh hưởng nhiệt độ:

• Trái đất nóng lên → nhiệt độ nước biển tăng
• $K_H$ giảm → khả năng hấp thụ CO₂ giảm
• Có thể tạo vòng phản hồi dương (positive feedback)

5. Y học

Buồng áp suất cao (Hyperbaric Chamber):

• Tăng áp suất O₂ lên 2-3 atm
• O₂ hòa tan trong máu tăng gấp nhiều lần
• Điều trị: ngộ độc CO, bệnh khí ép, vết thương khó lành

Gây mê:

• Dùng hỗn hợp khí gây mê + O₂
• Kiểm soát áp suất để đạt nồng độ chính xác
• Đảm bảo an toàn cho bệnh nhân

Hô hấp:

• O₂ từ phổi hòa tan vào máu
• CO₂ từ mô hòa tan vào máu, đưa về phổi thải ra
• Quá trình tuân theo định luật Henry

X. KẾT LUẬN

Bài viết đã trình bày đầy đủ và chi tiết về định luật Henry:

Phát biểu: Ở nhiệt độ không đổi, độ tan của khí trong chất lỏng tỉ lệ thuận với áp suất riêng phần của khí đó.

Công thức cơ bản: $$C = K_H \cdot p$$

Hằng số Henry $K_H$: Đặc trưng cho từng cặp khí-dung môi, phụ thuộc nhiệt độ

Công thức so sánh: $$\frac{C_1}{p_1} = \frac{C_2}{p_2} = K_H$$

Điều kiện áp dụng: Nhiệt độ không đổi, khí ít tan, không phản ứng hóa học, áp suất vừa phải

Ứng dụng: Nước ngọt, lặn biển, nuôi trồng thủy sản, môi trường, y học

Công thức QUAN TRỌNG NHẤT

$$\boxed{C = K_H \cdot p}$$

$$\boxed{\frac{C_1}{p_1} = \frac{C_2}{p_2} = K_H \text{ (const, cùng T)}}$$

Đây là hai công thức cốt lõi cần nhớ thuộc lòng!