Henry-Koeffizient

Die Henry-Konstante k_H , oft auch als Henry-Koeffizient bezeichnet, ist nach William Henry benannt und ist ein Maß für die Gasaufnahmefähigkeit einer Wasserphase/Lösung. Der flüchtige Stoff steht mit der flüssigen Phase im Lösungsgleichgewicht; damit ist die Henry-Konstante auch ein Maß für die Fugazität eines Stoffes.

Da mehrere Versionen des Henry-Gesetzes existieren, muss stets darauf geachtet werden, die der jeweils benutzen Formel entsprechende Henry-Konstante zu verwenden.

Einige Versionen des Henry-Gesetzes mit Konstanten (Gas in Wasser bei 298 K)

Gleichung:	$k_{H,cp} = \frac{c_\mathrm{aq}}{p_\mathrm{gas}}$	$k_{H,pc} = \frac{p_\mathrm{gas}}{c_\mathrm{aq}}$	$k_{H,px} = \frac{p_\mathrm{gas}}{x_\mathrm{aq}}$	$k_{H,cc} = \frac{c_\mathrm{aq}}{c_\mathrm{gas}}$
Einheiten:	$\left[\frac{\mathrm{mol}_\mathrm{gas}}{\mathrm{l} \cdot \mathrm{atm}}\right]$	$\left[\frac{\mathrm{l} \cdot \mathrm{atm}}{\mathrm{mol}_\mathrm{gas}}\right]$	$\left[\frac{\mathrm{atm} \cdot \mathrm{mol}_\mathrm{wasser}}{\mathrm{mol}_\mathrm{gas}}\right]$	[1]
O2	1,3·10-3	769,23	4,259·104	3,180·10-2
H2	7,8·10-4	1282,05	7,099·104	1,907·10-2
CO2	3,4·10-2	29,41	0,163·104	0,8317
N2	6,1·10-4	1639,34	9,077·104	1,492·10-2
He	3,7·10-4	2702,7	14,97·104	9,051·10-3
Ne	4,5·10-4	2222,22	12,30·104	1,101·10-2
Ar	1,4·10-3	714,28	3,955·104	3,425·10-2
CO	9,5·10-4	1052,63	5,828·104	2,324·10-2

Einige weitere Beispiele (Löslichkeit in H₂O) für Henry-Konstanten organischer Substanzen sind:

Halogenierte C1 und C2-Kohlenwasserstoffe	kH,cp = 0,02 … 2 mol/l·bar
Alkylbenzole (Butylbenzol - Benzol)	kH,cp = 0,1 … 1 mol/l·bar
Chlorbenzole (Hexachlorbenzol - Monochlorbenzol)	kH,cp = 0,1 … 2 mol/l·bar
Phthalatester	kH,cp = 1000 … 2000 mol/l·bar
Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)	kH,cp = 1 … 5000 mol/l·bar
aliphatische Kohlenwasserstoffe (C18-C5)	kH,cp = 0,0001 … 0,1 mol/l·bar
PCB	kH,cp(T) = 1 … 100 mol/l·bar

Temperaturabhängigkeit der Henry-Konstante

Die Henry-Konstante ist bei Temperaturänderungen nicht konstant, weswegen sie manchmal auch als Henry-Koeffizient bezeichnet wird. Es gibt mehrere Ansätze diese Abhängigkeit in Formeln zu fassen, ein einfaches Beispiel ist:

$k_{H,cp} = k_{H,cp,\Theta} \cdot \exp \left( C \cdot \left( \frac{1}{T}-\frac{1}{T_\Theta}\right)\right)$

Hier bei steht der Index Θ für die Normtemperatur (298 K).

Nachfolgende Tabelle listet einige Konstanten C (Einheit [K]) für die obige Formel auf:

Gas	O2	H2	CO2	N2	He	Ne	Ar	CO
C	1700	500	2400	1300	230	490	1300	1300

Es zeigt sich, dass die Löslichkeit von Gasen in Wasser bei steigender Temperatur abnimmt. Erhitzt man beispielsweise mit Stickstoff gesättigtes Wasser von 25°C auf 95°C, so nimmt die Löslichkeit auf etwa 43 % des Anfangswertes ab. Dieses beobachtet man beim Erhitzen von Wasser in einem Kochtopf, kleine Gasblasen bilden sich und steigen auf (lange bevor die Flüssigkeit siedet!). Die Konstante C kann folgendermaßen interpretiert werden:

$C = \frac{\Delta_\mathrm{solv}H}{R} = \frac{-d \cdot \ln \left(k_{H,cp}\right)}{d(1/T)}$

wobei Δ_solvH die Enthalpie der Lösung, und R die Gaskonstante ist.

Siehe auch

• Henry-Gesetz
• Ostwald-Koeffizient

Weblinks

• Umfassende Liste von Henry-Konstanten, Einheiten-Umrechnungstool
• University of Arizona chemistry class notes
• University of Delware physical chemistry lecture