Applicazioni della legge di Henry e la solubilità dei gas in acqua
La legge di Henry stabilisce che, a temperatura costante, la solubilità di un gas in un liquido è direttamente proporzionale alla pressione parziale del gas. Questo significa che ogni gas presente nell’atmosfera è in equilibrio con quello disciolto nell’acqua, con particolare importanza alla concentrazione di ossigeno, fondamentale per la vita marina. La solubilità del gas dipende dalla pressione parziale del gas stesso e la quantità di gas disciolto in equilibrio con la quantità di gas indisciolto.
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La costante di equilibrio per la solubilità del gas in acqua è data dalla formula KH=Pgas/[gas]. I valori di KH sono tabulati per molti gas e rappresentano l’equilibrio tra la fase gassosa e la fase acquosa. Ad esempio, i valori di KH per O2 e N2 sono rispettivamente 769.23 e 1639.34 atm/M.
L’ossigeno disciolto nell’acqua può provenire dall’atmosfera o dalla fotosintesi delle piante acquatiche. La legge di Henry può essere utilizzata per calcolare la concentrazione molare dell’ossigeno disciolto in acqua. Ad esempio, considerando che l’aria contiene il 21% di ossigeno, la concentrazione di ossigeno disciolto in acqua risulta 0.21 atm/ 769.23 atm/M = 2.7 · 10-4 M.
Concentrazione di ossigeno disciolto e fattori ambientali
La concentrazione di ossigeno disciolto in acqua è influenzata da diversi fattori ambientali come la temperatura, la pressione e la presenza di organismi fotosintetici. La solubilità di un gas diminuisce con l’aumentare della temperatura e aumenta con l’aumentare della pressione. Durante le ore diurne, la concentrazione di ossigeno disciolto aumenta a causa della fotosintesi. Al contrario, l’acqua utilizzata per raffreddare macchinari industriali e riversata ad una maggiore temperatura diminuisce la concentrazione di ossigeno disciolto.
Biochemical Oxygen Demand (BOD)
La presenza di sostanze inquinanti biodegradabili comporta la diminuzione della concentrazione di ossigeno disciolto a causa dell’attività aerobica dei batteri che degradano la sostanza organica. Il test di Biochemical Oxygen Demand (BOD) è ampiamente utilizzato per valutare il carico inquinante di un’acqua ed è correlato alla quantità di materiale organico. Un’acqua incontaminata avrà un BOD inferiore a 1 mg/L, mentre un fiume moderatamente inquinato avrà un BOD compreso tra 2 e 8 mg/L. Le acque di scarico non trattate avranno un BOD tra i 200 e i 600 mg/L.
In sintesi, la legge di Henry e la solubilità dei gas in acqua svolgono un ruolo fondamentale nel mantenimento della vita marina e nella valutazione della qualità dell’acqua in relazione alla presenza di sostanze inquinanti.
