Физика / Термодинамика

Закон Генри для растворимости газа

Закон Генри утверждает, что при постоянной температуре растворимость газа в жидкости пропорциональна парциальному давлению этого газа над раствором.

Опубликовано: 26 мая 2026 г.Обновлено: 26 мая 2026 г.

Школьная программа ЕГЭ Формулы по физике за 10 класс Формулы по физике для ЕГЭ Термодинамика Молекулярная физика Калькулятор Есть историческая справка

Формула

$$c=k_H p$$

Схема равновесия Газ над раствором

Закон Генри задает равновесную концентрацию, а не скорость растворения.

Обозначения

$c$: концентрация растворенного газа, моль/м^3 или моль/л
$k_H$: коэффициент Генри для выбранного газа и растворителя, зависит от формы записи
$p$: парциальное давление газа над раствором, Па или атм

Условия применения

Температура постоянна, потому что коэффициент Генри сильно зависит от температуры.
Газ достаточно разбавлен в растворе, и раствор близок к идеальному по растворенному газу.
В формуле используется парциальное давление именно данного газа, а не полное давление смеси.

Ограничения

Для химически реагирующих газов простая пропорциональность может нарушаться.
При высоких давлениях и больших концентрациях нужны поправки на неидеальность.
Разные справочники используют разные определения k_H, поэтому единицы и форму записи нужно проверять.

Подробное объяснение

Закон Генри описывает равновесие между молекулами газа в газовой фазе и молекулами, растворенными в жидкости. Чем выше парциальное давление газа над жидкостью, тем чаще его молекулы сталкиваются с поверхностью и переходят в раствор. При малых концентрациях число растворенных молекул оказывается пропорциональным этому давлению.

Коэффициент Генри зависит от природы газа, растворителя и температуры. Поэтому нельзя считать его универсальной постоянной вроде R. Для кислорода, углекислого газа и азота значения различны, а при изменении температуры меняются даже для одного и того же газа.

Физический смысл закона хорошо виден на газированной воде. Под крышкой давление углекислого газа высокое, поэтому в воде может удерживаться больше CO2. Когда бутылку открывают, давление падает, равновесная растворимость уменьшается, и часть газа выходит наружу. Закон не описывает скорость выхода пузырьков, но задает новое равновесное количество растворенного газа.

Как пользоваться формулой

Уточните форму закона Генри и единицы коэффициента в справочнике.
Возьмите парциальное давление нужного газа при той же температуре.
Подставьте p в c = kH p или используйте обратную форму, если так задан коэффициент.
Проверьте, что раствор разбавлен и газ не реагирует существенно с растворителем.
Сравнивайте состояния только при одинаковой температуре.

Историческая справка

Закон назван в честь английского химика Уильяма Генри, который в начале XIX века исследовал растворимость газов в жидкостях. Его работа стала частью более широкой программы количественного описания газов, растворов и химического равновесия. Закон оказался важен далеко за пределами лабораторной химии: он объясняет процессы дыхания под давлением, растворение газов в океане, производство газированных напитков и технологические процессы с газожидкостным контактом. В современной физической химии закон Генри рассматривают как предельный закон для разбавленных растворов, аналогичный идеальным законам для газов. Он также важен для экологических расчетов обмена газов между атмосферой и водой, где давление, температура и растворимость определяют равновесие.

Историческая линия формулы

Формула связана с опытами Уильяма Генри по растворимости газов. Современная запись через парциальное давление и коэффициент Генри уточняет область применимости: разбавленные растворы, постоянная температура и отсутствие сильных химических реакций.

Пример

Пусть для некоторого газа при заданной температуре kH = 1,2 * 10^-3 моль/(л·атм). Если парциальное давление газа над жидкостью равно 2 атм, равновесная концентрация c = kH p = 1,2 * 10^-3 * 2 = 2,4 * 10^-3 моль/л. Если сосуд открыть и давление этого газа снизится до 0,5 атм, равновесная концентрация станет 0,6 * 10^-3 моль/л. Избыточный газ должен выйти из раствора, что наблюдается как пузырьки. Важно, что температура при сравнении должна быть одинаковой: при нагревании растворимость многих газов уменьшается.

Частая ошибка

Частая ошибка - подставлять полное давление воздуха вместо парциального давления нужного газа. Вторая ошибка - использовать коэффициент Генри из справочника без проверки формы записи: иногда закон пишут как p = kH x, и тогда коэффициент имеет обратный смысл. Еще одна ошибка - игнорировать температуру, хотя растворимость газов заметно меняется при нагревании или охлаждении.

Практика

Задачи с решением

Удвоение давления

Условие. При p = 1 атм концентрация газа равна 0,003 моль/л. Какой будет концентрация при p = 3 атм при той же температуре?

Решение. По закону Генри c пропорциональна p. Давление выросло в 3 раза, значит c = 0,003 * 3 = 0,009 моль/л.

Ответ. 0,009 моль/л

Коэффициент Генри

Условие. При p = 2 атм концентрация газа в растворе равна 0,010 моль/л. Найдите kH в форме c = kH p.

Решение. kH = c / p = 0,010 / 2 = 0,005 моль/(л·атм).

Ответ. 0,005 моль/(л·атм)

Калькулятор

Посчитать по формуле

kHp

Введите значения и нажмите «Рассчитать».

Дополнительные источники

Atkins Physical Chemistry, раздел Henry's law
OpenStax Chemistry 2e, раздел Gas Solubility and Henry's Law

Связанные формулы

Физика

Уравнение Менделеева - Клапейрона

$pV=\nu RT$

Уравнение состояния идеального газа связывает давление, объем, количество вещества и абсолютную температуру газа. Оно задает равновесную модель разреженного газа.

Физика

Условие теплового равновесия

$T_1=T_2$

Тепловое равновесие двух тел означает равенство их температур и отсутствие направленного теплообмена между ними. Это условие лежит в основе термометрии.

Физика

Уравнение Клаузиуса - Клапейрона

$\frac{dp}{dT}=\frac{L}{T\Delta V}$

Уравнение Клаузиуса - Клапейрона связывает наклон линии фазового равновесия с теплотой перехода, температурой и изменением объема.