Henry-Gesetz

Das Henry-Gesetz (nach dem englischen Chemiker William Henry) beschreibt das Löslichkeitsverhalten von (flüchtigen) Substanzen in einer Flüssigkeit.

Definition

Das Henry-Gesetz besagt, dass der Partialdruck eines Gases über einer Flüssigkeit direkt proportional ist zur Konzentration des Gases in der Flüssigkeit. Die Proportionalität wird ausgedrückt durch die Henry-Konstante $k_\mathrm{H,pc}$. Die am häufigsten verwendete Schreibweise ist:

$p = k_\mathrm{H,pc} \cdot c_\mathrm{l}$

mit

• $p$: Partialdruck der Substanz
• $c_\mathrm{l}$: Konzentration in der Lösung (Index _l für engl. liquid).

Das Gesetz ist mit dem Prinzip von Le Châtelier vereinbar, denn auf eine äußere Druckzunahme wird das System mit einer Verkleinerung der Teilchenzahl des Gases reagieren (den Druck vermindern und somit dem „Zwang“ ausweichen).

Verschiedene Versionen

Verschiedene Versionen des Henry-Gesetzes

Gleichung:	$k_\mathrm{H,cp} = \frac{c_\mathrm{l}} {p_\mathrm{gas}}$	$k_\mathrm{H,pc} = \frac{p_\mathrm{gas}}{c_\mathrm{l}}$	$k_\mathrm{H,px} = \frac{p_\mathrm{gas}}{x_\mathrm{l}}$	$k_\mathrm{H,cc} = \frac{c_\mathrm{l}} {c_\mathrm{gas}}$
andere Namen für k:	$\lambda$	–	–	$L$
Dimension:	$\left[\frac{\mathrm{mol}_\mathrm{gas}}{\mathrm{l} \cdot \mathrm{atm}}\right]$	$\left[\frac{\mathrm{l} \cdot \mathrm{atm}}{\mathrm{mol}_\mathrm{gas}}\right]$	$\left[\frac{\mathrm{atm} \cdot \mathrm{mol}_\mathrm{wasser}}{\mathrm{mol}_\mathrm{gas}}\right]$	$\left[ \text{dimensionslos} \right]$

mit dem Stoffmengenanteil x.

Die verschiedenen Henry-Konstanten lassen sich ineinander umrechnen, beispielsweise ergibt sich

$k_\mathrm{H,cp} = \frac{1}{k_\mathrm{H,pc}}$

oder

$k_\mathrm{H,cp} = \frac{k_\mathrm{H,cc}}{R \cdot T}$

wobei R die molare Gaskonstante ist und T die Temperatur des Systems.

Grenzen der Gültigkeit

Strenggenommen ist das Henry Gesetz nur für kleine und mäßige Drücke bis ungefähr 5 bar anwendbar. Und es ist nur für verdünnte Lösungen gültig, d.h. bei niedrigen Partialdrücken. Zudem darf das gelöste Teilchen nicht mit dem Lösungsmittel reagieren, wie Kohlenstoffdioxid mit Wasser, da sonst das Gleichgewicht gestört wird.

Anwendung im Tauchsport

Mit dem relativ einfachen Henry-Gesetz lässt sich die Dekompressionserkrankung bei Tauchern erklären. Der Umgebungsdruck nimmt um etwa 1 bar pro 10 Meter Wassertiefe zu. Da dem Taucher die Atemluft parallel zum tiefenabhängig steigenden Wasserdruck mit steigendem Druck zugeführt wird (-und damit der Einatemvorgang erleichtert bzw., in größeren Tiefen, überhaupt erst ermöglicht wird-), löst sich der in der zugeführten Atemluft enthaltene Stickstoff bei steigendem Partialdruck zunehmend besser im Blut. Taucht der Taucher jedoch zu schnell wieder auf, nimmt die Löslichkeit des Gases im Blut gemäß dem Henry-Gesetz rapide ab und der Stickstoff gast aus. Die entstehenden Gasbläschen behindern die Blutströmung und führen zur Dekompressionserkrankung.

Siehe auch

Raoultsches Gesetz

Literatur

• William Henry: Experiments on the Quantity of Gases Absorbed by Water, at Different Temperatures, and under Different Pressures. Phil. Trans. R. Soc. Lond. January 1, 1803 93:29-274; doi:10.1098/rstl.1803.0004 (Volltext)

Weblinks

• Umfassende Liste von Henry-Konstanten, Einheiten-Umrechnungstool