**Henryev zakon** je plinski zakon, koji tvrdi da kod konstantne temperature, količina otopljenog plina u tekućini, je direktno proporcionalna s parcijalnim tlakom tog plina, u ravnoteži s tekućinom. Njega je postavio William Henry 1803. Drugim riječima, topljivost plina u tekućini je direktno proporcionalna s tlakom plina iznad tekućine.

Svakodnevni primjer Henryevog zakona su gazirana pića. Prije nego se boca s gaziranim pićem otvori, plin iznad pića u boci je skoro čisti ugljikov dioksid, s pritiskom malo većim od atmosferskog tlaka. Piće isto ima otopljenog ugljikovog dioksida u sebi. Kada bocu otvorimo, dio plina u boci pobjegne, davajući karakteristični piskavi šum. Kako je tlak iznad tekućine niži, dio rastopljenog ugljikovog dioksida izlazi iz otopine u obliku mjehurića, sve dok se ne uspostavi ravnoteža.

Formula i konstanta Henryevog zakona
------------------------------------

Henryev zakon u matematičkom obliku glasi:

{\displaystyle p=k\_{\rm {H}}\,c}
gdje je: *p* – parcijalni tlak otopljenog plina, u zraku iznad otopine, *c* – koncentracija otopljene tvari i *kH* – Henryeva konstanta, koja ovisi o otopljenoj tvari, otopini i temperaturi. Neke vrijednosti kH za plinove otopljene u vodi, na temperaturi 298 K (25 ºC) su:

kisik (O2) : 769,2 L·atm/mol
ugljikov dioksid (CO2) : 29,4 L·atm/mol
vodik (H2) : 1282,1 L·atm/mol
### Ostali oblici Henryevog zakon

U raznoj literaturi mogu se naći razni oblici Henryevog zakon, koje vidimo u tablici:

**Tablica 1: Neki oblici Henryevog zakona i konstanti (plinovi u vodi kod 298 K), izvedeni iz** | jednadžbe: | {\displaystyle k\_{\mathrm {H,pc} }={\frac {p}{c}}} | {\displaystyle k\_{\mathrm {H,cp} }={\frac {c}{p}}} | {\displaystyle k\_{\mathrm {H,px} }={\frac {p}{x}}} | {\displaystyle k\_{\mathrm {H,cc} }={\frac {c\_{\mathrm {aq} }}{c\_{\mathrm {gas} }}}} |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| jedinice: | {\displaystyle {\frac {\mathrm {L} \cdot \mathrm {atm} }{\mathrm {mol} }}} | {\displaystyle {\frac {\mathrm {mol} }{\mathrm {L} \cdot \mathrm {atm} }}} | {\displaystyle {\rm {atm\,}}} | bez dimenzije |
| O2 | 769,23 | 1,3×10−3 | 4,259×104 | 3,180×10−2 |
| H2 | 1282,05 | 7,8×10−4 | 7,099×104 | 1,907×10−2 |
| CO2 | 29,41 | 3,4×10−2 | 0,163×104 | 0,8317 |
| N2 | 1639,34 | 6,1×10−4 | 9,077×104 | 1,492×10−2 |
| He | 2702,7 | 3,7×10−4 | 14,97×104 | 9,051×10−3 |
| Ne | 2222,22 | 4,5×10−4 | 12,30×104 | 1,101×10−2 |
| Ar | 714,28 | 1,4×10−3 | 3,955×104 | 3,425×10−2 |
| CO | 1052,63 | 9,5×10−4 | 5,828×104 | 2,324×10−2 |

gdje je:

*c* = koncentracija otopljene tvari u otopini (u mol/L)
*p* = parcijalni tlak otopljenog plina, u zraku iznad otopine (u atm)
*x* = molni udio plina u otopini (bez dimenzija)
Henryev zakon se može primjeniti samo za otopine koje ne reagiraju kemijski s otopljenom tvari. Tipičan primjer za plin koji reagira s otopinom je ugljikov doksid, koji stvara ugljikovu kiselinu (H2CO3), do određenog stupnja u vodi.

Temperaturna ovisnost Henryeve konstante o temperature
------------------------------------------------------

Kako se temperature mijenja, tako se i mijenja Henryeva konstanta. Postoje razne formule koje izražavaju utjecaj temperature na Henryevu konstantu. Tako na primjer van’t Hoffova jednadžba glasi:

{\displaystyle k\_{\rm {H,pc}}(T)=k\_{\rm {H,pc}}(T^{\ominus })\,\exp {\left[-C\,\left({\frac {1}{T}}-{\frac {1}{T^{\ominus }}}\right)\right]}\,}
{\displaystyle k\_{\rm {H,cp}}(T)=k\_{\rm {H,cp}}(T^{\ominus })\,\exp {\left[C\,\left({\frac {1}{T}}-{\frac {1}{T^{\ominus }}}\right)\right]}\,}
gdje je:

*kH* – Henryeva konstanta ovisna o temperaturi
*T* - apsolutna temperatura
To – odnosi se na standardnu temperaturu (298 K).
Ova jednadžba je samo približna vrijednost, i treba je koristiti samo ako nema rezultata pokusa za određeni plin.

Slijedeća tablica daje neke vrijednosti C (u Kelvinima) za gornju jednadžbu:

**Tablica 2:Vrijednosti za *C***| **Plin** | O2 | H2 | CO2 | N2 | He | Ne | Ar | CO |
| *C*(K) | 1700 | 500 | 2400 | 1300 | 230 | 490 | 1300 | 1300 |

Kako se topljivost plinova obično smanjuje s povećanjem temperature, parcijalni tlak obično raste. Dok grijemo vodu (zasićenu s dušikom) od 25 °C do 95 °C, topljivost će se smanjiti za 43% od početne vrijednosti. To se može vidjeti na dnu posude u kojoj grijemo vodu, gdje mjehurići plina izlaze puno prije nego se dostigne vrelište. Slično tome, ugljikov dioksid u gaziranom piću izlazi puno brže ako se ne hladi, jer se povećava parcijalni tlak s povećanjem temperature. Parcijalni tlak CO2 u plinskoj fazi, u ravnoteži s morskom vodom, postaje dvostruk svakih 16 °C povećanja temperature.

Konstanta C se može izraziti kao:

{\displaystyle C=-{\frac {\Delta \_{\rm {solv}}H}{R}}=-{\frac {{\rm {d}}\left[\ln k\_{\rm {H}}(T)\right]}{{\rm {d}}(1/T)}}}
gdje je:

*ΔsolvH* - entalpija otapanja
*R* – univerzalna plinska konstanta
Topljivost plinova se ne smanjuje uvijek s povećanjem temperature. Za vodene otopine, Henryeva konstanta ima obično svoj maksimum. Za većinu plinova, minimum je ispod 120 °C. Primjećeno je da što je manja plinska molekula (manja je topljivost u vodi), manja je temperatura maksimuma Henryeve konstante. Tako je za helij maksimum oko 30 °C, 92 do 93 °C za argon, dušik i kisik, i 114 °C za ksenon.

U geofizici
-----------

U geofizici, jedan oblik Henryevog zakona, za topljivost plemenitih plinova u kontaktu s otopljenim silikatima, je slijedeći:

{\displaystyle C\_{\rm {melt}}/C\_{\rm {gas}}=\exp \left[-\beta (\mu \_{\rm {melt}}^{\rm {E}}-\mu \_{\rm {gas}}^{\rm {E}})\right]\,}
gdje je:

*C* - koncentracija otopljenog plina u talini i u plinskoj fazi
*β* - 1/*k*B*T*, obrnuta temperaturna skala: *k*B = Boltzmannova konstanta
*µ*E - višak kemijskog potencijala otopljenog plina u dvije faze

Usporedba s Raoultovim zakonom
------------------------------

Za otopine, koncentracija otopljene tvari je otprilike proporcionalna s molnim udjelom *x*, i Henryev zakon se može pisati kao:

{\displaystyle p=k\_{\rm {H}}\,x}
To se može usporediti s Raoultovim zakonom:

{\displaystyle p=p^{\star }\,x}
gdje je *p\** - parni pritisak čiste komponente.

Na prvi pogled, Raultov zakon izgleda kao poseban slučaj Henryevog zakona, gdje vrijedi kH = p\*. To vrijedi za kemijske elemente koji su slični, kao benzene i toulen, koje se pokoravaju Raultovom zakonu u cijelom rasponu: takve mješavine se nazivaju "idealne":

Raoultov zakon: {\displaystyle \lim \_{x\to 1}\left({\frac {p}{x}}\right)=p^{\star }}
Henryev zakon: {\displaystyle \lim \_{x\to 0}\left({\frac {p}{x}}\right)=k\_{\rm {H}}}

Povezano
--------

* daltonov zakon
* parcijalni tlak

Izvori
------

1. ↑  "Green Book"
2. ↑  Francis L. Smith, Allan H. Harvey, 2007. "Avoid Common Pitfalls When Using Henry's Law", journal=CEP (Chemical Engineering Progress)
3. ↑   Arhivirano 2012-03-07 na Wayback Machine-u "University of Arizona chemistry class notes"
4. ↑   "An extensive list of Henry's law constants, and a conversion tool"
5. ↑  Takahashi T; Sutherland S.C.; Sweeney C; Poisson A; Metzl N; Tilbrook B; Bates, N; Wanninkhof R; Feely R.A.; Sabine C; Olafsson J; Nojiri Y "*Global sea-air CO2 flux based on climatological surface ocean pCO2 and seasonal biological and temperature effects*", Deep-Sea Research (Part II, Topical Studies in Oceanography), 2002.
6. ↑  P. Cohen "The ASME handbook on Water Technology for Thermal Power Systems", The American Society of Mechanical Engineers, 1989. page 442.