亨利定律（物理定律）

亨利定律

物理定律

亨利定律是物理化学的基本定律之一，可陈述为“在一定温度的密封容器内，气体的分压与该气体溶在溶液内的摩尔浓度成正比”。它是英国的W·亨利在1803年研究气体在液体中的溶解度规律时发现的。只有溶质在气相和液相中的分子状态相同时，亨利定律才是适用的。

定律定义

亨利定律，是英国的Henry（亨利）在1803年研究气体在液体中的溶解度规律时发现的，可表述为：“在等温等压下，某种挥发性溶质（一般为气体）在溶液中的溶解度与液面上该溶质的平衡压力成正比。”

其公式为：Pg=Hx。

式中：H为Henry常数，x为气体摩尔分数溶解度，Pg为气体的分压。H能够很好的表示气体的溶解量，但是Henry定律只适用于溶解度很小的体系，严格而言，Henry定律只是一种近似规律，不能用于压力较高的体系。在这个意义上，Henry常数只是温度的函数，与压力无关。

验证推导

亨利定律描述了化合物在气液两相中的分配规律，在环境科学与工程领域中有着广泛的应用。鉴于挥发性有毒化合物在多介质环境中的行为研究的重要性。

根据亨利定律，稀溶液中气体溶解度受控于气体的分压和亨利系数。与载体气相比，氦气的亨利系数高，且高低温下相差较大，特别是在氦源岩和气藏中的分压差别显著，造成两处的溶解度差异显著，使以溶解态运移的弱源氦气能够脱溶成藏。

定理推广

在稀溶液中挥发性溶质的实验中，实验表明，只有当气体在液体中的溶解度不很高时该定律才是正确的，此时的气体实际上是稀溶液中的挥发性溶质，气体压力则是溶质的蒸气压。所以亨利定律还可表述为：在一定温度下，稀薄溶液中溶质的蒸气分压与溶液浓度成正比。

一般来说，气体在溶剂中的溶解度很小，所形成的溶液属于稀溶液范围。气体B在溶剂A中溶液的组成无论是由B的摩尔分数xB，质量摩尔浓度bB，浓度cB等表示时，均与气体溶质B的压力近似成正比。用公式表示时亨利定律可以有多种形式。如：

PB=Kx,B·xB

PB=Kb,B·bB

PB=Kc,B·cB

式中pB是稀薄溶液中溶质的蒸气分压；xB是溶质的物质的量分数； k为亨利常数，其值与温度，溶质和溶剂的本性有关，亨利系数基本不受压力影响。由于亨利定律中溶液组成标度的不同，亨利系数的单位不同，一定温度下同一溶质在同一溶剂中的数值也不一样，上式中的xB（溶质B的摩尔分数）、bB（质量摩尔浓度）或cB（物质的量浓度）等表示时k值将随之变化。Kx，Kb，Kc的单位分别为Pa，Pa·mol^-1·㎏，Pa·mo^l-1·dm^3　。

只有溶质在气相中和液相中的分子状态相同时，亨利定律才能适用。若溶质分子在溶液中有离解、缔合等，则上式中的xB（或mB、cB等）应是指与气相中分子状态相同的那一部分的含量；在总压力不大时，若多种气体同时溶于同一个液体中，亨利定律可分别适用于其中的任一种气体；一般来说，溶液越稀,亨利定律愈准确，在xB→0时溶质能严格服从定律。

发展简史

温度不同，亨利系数不同，温度升高，挥发性溶质的挥发能力增强，亨利系数增大。换而言之，同样分压下温度升高，气体的溶解度减小。

若有几种气体同时溶于同一溶剂中形成稀溶液时，每种气体的平衡分压与其溶解度关系分别适用亨利定律。空气中的N2和O2在水中的溶解就是这样的例子。表1 给出25℃下几种气体在水中和在苯中的亨利系数。

定理意义

1803年英国化学家w.亨利研究气体在液体中的溶解度时，总结出一条经验规律，“在一定的温度和压强下，一种气体在液体里的溶解度与该气体的平衡压强成正比”。该定律适用的条件是其气体的平衡分压不大，气体在溶液中不与溶剂起作用，（或起一些反应，但极少电离）。被溶解气体的数量可用不同的浓度表示，亨利定律的数学表达式可有下列几种形式：

PB=kB(x)xB，PB=kB(m)mB，PB=kB(c)cB

式中xB——溶质B的摩尔分数

mB——溶质B的质量摩尔浓度，单位为mol·kg-1

cB——为溶质B的物质的量浓度，单位为mol·dm-3

KB(x)，KB(m)，KB(c)均称为亨利常数，它们的关系是

ρ为溶液密度，Mr(A)是溶剂A的相对分子质量。

亨利常数也有用单位体积中所溶解气体的体积来表示的。

由于气体溶解在液体中所构成的溶液与其他类型的溶液无区别，故该定律也适应于两种液体组成的稀溶液。

参考资料

1.亨利定律及其在环境科学与工程中的应用·知网空间

2.亨利定律及其在环境科学与工程中的应用·知网

3.亨利定律在煤层气组分溶解分馏中的应用·知网

4.人工神经网络法预测有机物物性的研究1．亨利定律常数和水中溶解度·知网