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亨利定律（1803年Henry提出的物理定律）

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亨利定律

1803年Henry提出的物理定律

亨利定律，是物理化學(xué)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(guī)律時發(fā)現(xiàn)。可表述為：在一定溫度和平衡狀態(tài)下，氣體在液體里的溶解度（用摩爾分數(shù)表示）和該氣體的平衡分壓成正比，用公式表示為pB=kx,BxB，其中xB是揮發(fā)性溶質(zhì)B（即所溶解的氣體)在溶液中的摩爾分數(shù)，pB是平衡時液面上該氣體的壓力，kx,B是一個常數(shù)，其數(shù)值決定于溫度、壓力及溶質(zhì)和溶劑的性質(zhì)。

基本信息

中文名	亨利定律
外文名	Henry's law
表達式	pB=kx,BxB
提出者	Henry（亨利）
提出時間	1803年
內(nèi)容	在一定溫度和平衡狀態(tài)下，氣體在液體里的溶解度（用摩爾分數(shù)表示）和該氣體的平衡分壓成正比
應(yīng)用學(xué)科	物理化學(xué)

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簡介

亨利定律Henry's law，物理化學(xué)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(guī)律時發(fā)現(xiàn)的，可表述為：“在等溫等壓下，某種揮發(fā)性溶質(zhì)（一般為氣體）在溶液中的溶解度與液面上該溶質(zhì)的平衡壓力成正比。”其公式為

Pg=Hx

式中：H為Henry常數(shù)，x為氣體摩爾分數(shù)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定律只適用于溶解度很小的體系，嚴格而言，Henry定律只是一種近似規(guī)律，不能用于壓力較高的體系。在這個意義上，Henry常數(shù)只是溫度的函數(shù)，與壓力無關(guān)。

詳細信息

在稀溶液中揮發(fā)性溶質(zhì)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(fā)性溶質(zhì)，氣體壓力則是溶質(zhì)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(zhì)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，所形成的溶液屬于稀溶液范圍。氣體B在溶劑A中溶液的組成無論是由B的摩爾分數(shù)x，質(zhì)量摩爾濃度b，濃度c等表示時，均與氣體溶質(zhì)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p是稀薄溶液中溶質(zhì)的蒸氣分壓；x是溶質(zhì)的物質(zhì)的量分數(shù)； k為亨利常數(shù)，其值與溫度，溶質(zhì)和溶劑的本性有關(guān)，亨利系數(shù)基本不受壓力影響。由于亨利定律中溶液組成標度的不同，亨利系數(shù)的單位不同，一定溫度下同一溶質(zhì)在同一溶劑中的數(shù)值也不一樣，上式中的x（溶質(zhì)B的摩爾分數(shù)）、b（質(zhì)量摩爾濃度）或c（物質(zhì)的量濃度）等表示時k值將隨之變化。K，K，K的單位分別為Pa，P·mol^-1·㎏，P·mo^l-1·dm^3。

只有溶質(zhì)在氣相中和液相中的分子狀態(tài)相同時，亨利定律才能適用。若溶質(zhì)分子在溶液中有離解、締合等，則上式中的xB（或m、c等）應(yīng)是指與氣相中分子狀態(tài)相同的那一部分的含量；在總壓力不大時，若多種氣體同時溶于同一個液體中，亨利定律可分別適用于其中的任一種氣體；一般來說，溶液越稀，亨利定律愈準確，在x→0時溶質(zhì)能嚴格服從定律。

實例

溫度不同，亨利系數(shù)不同，溫度升高，揮發(fā)性溶質(zhì)的揮發(fā)能力增強，亨利系數(shù)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于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(guān)系分別適用亨利定律。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系數(shù)。

表1 幾種氣體在水中和苯中的亨利系數(shù)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

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