亨利定律

亨利定律(Henry’s law)
國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

氣體在溶液中之溶解性質與氣體的分壓有關，此氣體性質可由亨利定律(Henry’s law)來說明：在常溫下，某氣體溶解於某溶劑中的體積莫耳濃度和該溶液達成平衡的氣體分壓成正比。

亨利定律的公式可表示如下： \(e^p = e^{kc}\)

其中： \(e\) 近似於 \(2.7182818\)，是自然對數的底數； \(p\) 指溶液上的氣體分壓(partial pressure)；\(c\) 是溶液的體積莫耳濃度(molar concentration)；\(k\) 則是亨利常數，\(k\) 會因溶劑和溫度的不同而變化。

\(k\) 的常用單位是 \(atm\cdot L\cdot mol^{-1}\) 或 \(Pa\cdot m^3\cdot mol^{-1}\)。將這個公式取自然對數後，得到更普遍使用的公式：\(P = kc\) 當氣體在水中的溶解度採用體積莫耳濃度之單位(mol•L-1)；溶液上的氣體分壓之單位採用 atm，則一些氣體的在常溫(298K)下溶解於水中的亨利常數如下：

表格中所呈現的水溶液之亨利常數數值愈大的氣體，如氫氣、氮氣、氦氣與氖氣等，都是屬於水溶性極低的物質。一般而言，上述亨利定律公式所呈現之氣體壓力(P)與氣體溶解度(c)之間的線性關係，對於難溶於水或微溶於水的氣體均非常適用。因此在溶劑中溶解度愈大的氣體，則愈不符合亨利定律。 亨利定律也只適用於溶劑不會和所溶氣體發生化學反應的情況。一個常見的例子就是二氧化碳，它與水混合後會很快的反應成碳酸(H₂CO₃)，因此在較高的壓力之下，二氧化碳在水溶液中之溶解性質就不符合亨利定律。