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ヘンリーの法則とは?

へんりーのほうそく

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一定温度で気体液体に溶ける量は、その気体の分圧に比例するという法則で、炭酸飲料や潜水病の理解に欠かせません。

ヘンリーの法則とは、一定温度において、液体溶解する気体の量(溶解度)はその気体の分圧に比例するという法則です。19世紀初頭にイギリス化学者ウィリアム・ヘンリーが実験的に確立しました。数式ではC=kH×P(Cは溶解濃度、kHはヘンリー定数、Pは分圧)と表されます。

分子レベルで見ると、気体の分圧が高いほど液体表面に衝突する気体分子の数が増え、より多くの分子が液体内に取り込まれます。逆に圧力が下がると溶け込んでいた気体が気泡として出てきます。炭酸飲料のキャップを開けたときに気泡が生じる現象がまさにこれです。

ヘンリーの法則が成立するのは、溶解量が少なく気体と液体が化学反応しない場合に限られます。アンモニアや二酸化硫黄など水と反応する気体では成立しません。また温度が上がると多くの気体でヘンリー定数が変化し、溶解度が下がります。

応用例として、スキューバダイビングでの潜水病(減圧症)が重要です。高圧の水中で窒素が血液に多量に溶け込み、急浮上すると圧力低下で気泡化して血管を詰まらせます。このメカニズムはヘンリーの法則で説明されます。炭酸飲料製造、血液ガス分析、廃水処理など多分野に応用されています。

使い方・例文

炭酸飲料のボトルを開けると二酸化炭素の気泡が発生するのは、圧力が下がることで溶解量が減るというヘンリーの法則の典型例です。

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