亨利定律 亨利定律描述了气体在液体中的溶解度与气体压力之间的关系。其核心内容是：在一定温度下，一种气体在液体中的溶解度（通常用摩尔分数表示）与该气体在液面上的平衡分压成正比。 基本定义与数学表达式 对于一个稀溶液，当气体B溶解于溶剂A中并达到平衡时，亨利定律的数学表达式为： p_B = K_H * x_B 其中： p_B 是气体B在液面上方的平衡分压。 x_B 是气体B在溶液中的摩尔分数。 K_H 是亨利常数，其值取决于气体和溶剂的性质以及温度。 这个公式意味着，如果你将气体的分压加倍，那么溶解在液体中的气体量（摩尔分数）也会加倍，前提是溶液始终保持稀溶液状态且温度不变。 定律的适用条件与限制 稀溶液 ：亨利定律最核心的适用条件是溶液必须足够“稀”。也就是说，溶质分子（气体分子）之间的距离要足够远，它们之间的相互作用可以忽略不计。只有当溶质分子主要被溶剂分子包围时，这个简单的正比关系才成立。 气体不发生化学反应或解离 ：被溶解的气体必须与溶剂不发生化学反应。例如，亨利定律能很好地描述氧气或氮气在水中的溶解，但对于氯化氢(HCl)气体溶解于水形成盐酸（HCl会解离为H⁺和Cl⁻离子）的情况，亨利定律则不适用。 相同温度下 ：亨利常数 K_H 是温度的函数。因此，在讨论和应用亨利定律时，必须指明是在恒定温度下。 亨利常数的物理意义与影响因素 物理意义 ：亨利常数 K_H 是气体溶解难易程度的量度。 K_H 值越大，意味着需要更高的压力才能使一定量的气体溶解，表明该气体的溶解度较低。 K_H 值越小，意味着在较低压力下就能达到较高的溶解度，表明该气体更容易溶解。 温度的影响 ：对于大多数气体，亨利常数随温度升高而增大。这意味着温度升高，气体的溶解度下降。这与我们观察到的现象一致，例如加热一杯冷水时，溶解在水中的空气会形成气泡析出。 气体和溶剂性质的影响 ： K_H 强烈依赖于气体分子和溶剂分子之间的相互作用。例如，氨气(NH₃)在水中的 K_H 值很小（易溶），因为它与水分子能形成较强的氢键；而氮气(N₂)在水中的 K_H 值很大（难溶），因为它们是弱相互作用。 亨利定律的不同形式与应用实例 不同浓度单位 ：除了摩尔分数( x_B )，溶解度也可以用物质的量浓度( c_B , 单位 mol/L)或质量摩尔浓度( b_B , 单位 mol/kg)表示。因此亨利定律也有相应的形式： p_B = K_H(c) * c_B p_B = K_H(b) * b_B 注意，使用不同浓度单位时，亨利常数 K_H 的数值和单位也不同，不能混用。 应用实例 ： 碳酸饮料 ：瓶装可乐在高压下灌入二氧化碳(CO₂)。打开瓶盖时，瓶内压力骤降至大气压，根据亨利定律，CO₂的溶解度降低，过量的CO₂便会以气泡形式迅速释放出来。 潜水病 ：深海潜水员呼吸着高压空气，导致氮气在血液和组织中的溶解度大幅增加。如果上浮过快（减压过快），压力迅速降低，血液中的氮气会因溶解度突然降低而逸出，在血管和关节中形成气泡，引起疼痛和危险。 水体富氧 ：通过曝气机向水中鼓入空气，增加氧气在水面上的分压，从而根据亨利定律提高氧气在水中的溶解度，为水生生物提供必需的氧气。