Henry-Gesetz

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

Definition[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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. Mit zunehmendem Partialdruck löst sich mehr Stickstoff zunächst im Blut, das ihn in die Peripherie transportiert. Dort diffundiert er vorzugsweise in Kompartimente mit hohem Fettanteil. Erfolgt das Auftauchen zu schnell bzw. ohne die evtl. notwendigen Dekompressionspausen, so ist die Rückdiffusion von Stickstoff (Gewebe => Blut => Lunge) zu langsam, sodass er ausperlt. Findet dies im Gewebe statt, spricht man von "bends" (Gelenkschmerzen), im Lungenkreislauf von "chokes" (Atemproblemen) oder bei Blasenbildung in Arterien, die Hirn- oder Rückenmark versorgen, von "staggers" (neurologischen Symptomen).

Siehe auch[Bearbeiten]

Raoultsches Gesetz

Literatur[Bearbeiten]

  • 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[Bearbeiten]