亨利定律是物理化學的基本定律之一．由英國的Henry（亨利）在1803年研究氣體在液體中的溶解度規律時發現。可表述為：在一定溫度的密封容器內，氣體的分壓與該氣體溶在溶液內的摩爾濃度成正比。
基本介紹
- 中文名：亨利定律
- 外文名：Henry's law
- 表達式：Pg=Hx
- 提出者：Henry（亨利）
- 提出時間：1803年
- 套用學科：物理化學
定律簡介,詳細內容,實例,
定律簡介
亨利定律Henry's law，物理化學的基本定律之一，是英國的Henry（亨利）在1803年研究氣體在液體中的溶解度規律時發現的，可表述為：“在等溫等壓下，某種揮發性溶質（一般為氣體）在溶液中的溶解度與液面上該溶質的平衡壓力成正比。”其公式為
Pg=Hx
式中：H為Henry常數，x為氣體摩爾分數溶解度，Pg為氣體的分壓。H能夠很好的表示氣體的溶解量，但是Henry定律只適用於溶解度很小的體系，嚴格而言，Henry定律只是一種近似規律，不能用於壓力較高的體系。在這個意義上，Henry常數只是溫度的函式，與壓力無關。
詳細內容
在稀溶液中揮發性溶質的實驗中，實驗表明，只有當氣體在液體中的溶解度不很高時該定律才是正確的，此時的氣體實際上是稀溶液中的揮發性溶質，氣體壓力則是溶質的蒸氣壓。所以亨利定律還可表述為：在一定溫度下，稀薄溶液中溶質的蒸氣分壓與溶液濃度成正比。
一般來說，氣體在溶劑中的溶解度很小，所形成的溶液屬於稀溶液範圍。氣體B在溶劑A中溶液的組成無論是由B的摩爾分數xB，質量摩爾濃度bB，濃度cB等表示時，均與氣體溶質B的壓力近似成正比。用公式表示時亨利定律可以有多種形式。如：
PB=Kx,B·xB
PB=Kb,B·bB
PB=Kc,B·cB
式中pB是稀薄溶液中溶質的蒸氣分壓；xB是溶質的物質的量分數； k為亨利常數，其值與溫度，溶質和溶劑的本性有關，亨利係數基本不受壓力影響。由於亨利定律中溶液組成標度的不同，亨利係數的單位不同，一定溫度下同一溶質在同一溶劑中的數值也不一樣，上式中的xB（溶質B的摩爾分數）、bB（質量摩爾濃度）或cB（物質的量濃度）等表示時k值將隨之變化。Kx，Kb，Kc的單位分別為Pa，Pa·mol^-1·㎏，Pa·mo^l-1·dm^3 。
只有溶質在氣相中和液相中的分子狀態相同時，亨利定律才能適用。若溶質分子在溶液中有離解、締合等，則上式中的xB（或mB、cB等）應是指與氣相中分子狀態相同的那一部分的含量；在總壓力不大時，若多種氣體同時溶於同一個液體中，亨利定律可分別適用於其中的任一種氣體；一般來說，溶液越稀,亨利定律愈準確，在xB→0時溶質能嚴格服從定律。
實例
溫度不同，亨利係數不同，溫度升高，揮發性溶質的揮發能力增強，亨利係數增大。換而言之，同樣分壓下溫度升高，氣體的溶解度減小。
若有幾種氣體同時溶於同一溶劑中形成稀溶液時，每種氣體的平衡分壓與其溶解度關係分別適用亨利定律。空氣中的N2和O2在水中的溶解就是這樣的例子。表1 給出25℃下幾種氣體在水中和在苯中的亨利係數。
表1 幾種氣體在水中和苯中的亨利係數Kx（25℃）。
氣體 | H2 | N2 | O2 | CO | CO2 | CH4 | C2H2 | C2H4 | C2H6 | |
Kx/ | 水為溶劑 | 7.2 | 8.68 | 4.40 | 5.79 | 0.166 | 4.18 | 0.135 | 1.16 | 3.07 |
GPa* | 苯為溶劑 | 0.367 | 0.239 | 0.163 | 0.114 | 0.0569 |
*1GPa=10^9Pa
