آخر تحديث: 2026-07-01

فهم قانون هنري

يصف قانون هنري كمية الغاز التي تذوب في سائل. عند ثبات درجة الحرارة، يتناسب تركيز الغاز المذاب طرديًا مع الضغط الجزئي لذلك الغاز الملامس للسائل:

حيث $C$ التركيز المذاب، و$P$ الضغط الجزئي للغاز فوق السائل، و$k_H$ ثابت هنري لزوج الغاز والمذيب عند درجة الحرارة المعطاة. مضاعفة الضغط الجزئي تذيب ضعف كمية الغاز، وخفض الضغط يعيد الغاز الزائد للخروج من المحلول.

تحل الحاسبة العلاقة نفسها في ثلاثة اتجاهات. بمعلومية اثنين من المقادير الثلاثة تُعطي الثالث: التركيز من $C = k_H \cdot P$، أو الضغط الجزئي من $P = C / k_H$، أو ثابت هنري من $k_H = C / P$.

ثابت هنري ووحداته

يعبّر الثابت $k_H$ عن مدى ذوبانية الغاز. القيمة الكبيرة تعني ذوبان كمية كبيرة من الغاز لكل وحدة ضغط. تستخدم هذه الأداة صيغة الذوبانية التي فيها:

فيُقاس التركيز بوحدة mol/L والضغط الجزئي بوحدة atm. أما الضغوط المعطاة بـ kPa أو bar أو mmHg فتُحوَّل إلى atm قبل تطبيق الثابت.

تنخفض هذه القيم مع ارتفاع درجة الحرارة، فالماء الدافئ يحمل غازًا مذابًا أقل، ولذلك يفقد المشروب الغازي الدافئ غازه أسرع من المشروب البارد.

اصطلاحات الثابت

توجد عدة اصطلاحات لثابت هنري، وخلطها مصدر شائع للخطأ. وهي مقلوبات أو إعادة قياس بعضها لبعض:

• صيغة الذوبانية ($k_H = C / P$، mol·L⁻¹·atm⁻¹) — المستخدمة هنا؛ تزداد مع الذوبانية.
• صيغة التطايرية ($k_H = P / C$، L·atm·mol⁻¹) — مقلوبها؛ تقل مع الذوبانية.
• صيغتا الكسر المولي والمولالية — تستبدلان المولارية بالكسر المولي أو المولالية.
• الصيغة اللابعدية — نسبة توزيع بين الغاز والسائل.

قبل استخدام قيمة جدولية، تحقق من الاصطلاح والوحدات التي تعتمدها ومن صلاحيتها عند درجة الحرارة المعنية.

مثال محلول

تُضغط زجاجة مغلقة من الماء الغازي بثاني أكسيد الكربون حتى ضغط جزئي 2 atm عند 25 °م، حيث $k_H = 0.034\ \text{mol·L}^{-1}\text{·atm}^{-1}$ لثاني أكسيد الكربون في الماء. المطلوب تركيز CO₂ المذاب.

عند نزع الغطاء ينخفض الضغط الجزئي لـ CO₂ فوق السائل نحو قيمته في الهواء العادي (نحو 0.0004 atm)، فينخفض تركيز الاتزان تبعًا له:

ينخفض التركيز المذاب بأكثر من ثلاث مراتب عشرية، فيتصاعد CO₂ الزائد على شكل فقاعات حتى يبلغ الاتزان الجديد الأدنى بكثير.

أين يُطبَّق قانون هنري

يظهر التناسب بين التركيز المذاب والضغط الجزئي في الكيمياء والأحياء والهندسة:

• الكربنة. تُعبَّأ المشروبات الغازية تحت ضغط CO₂ مرتفع، وفتح العبوة يخفض الضغط الجزئي فيتصاعد الغاز.
• الحياة المائية. يتبع الأكسجين المذاب في البحيرات وأحواض السمك ضغطه الجزئي في الهواء أعلاه، فيقل مع الاحترار أو ضعف التبادل السطحي.
• التنفس. ينقل التبادل الغازي في الرئتين الأكسجين وثاني أكسيد الكربون عبر الأغشية وفق ضغطيهما الجزئيين.
• الغوص. يذوب النيتروجين في الأنسجة تحت الضغوط العالية على العمق، ويجب إطلاقه تدريجيًا أثناء الصعود لتفادي مرض تخفيف الضغط.

حدود القانون

قانون هنري قانون حدّي يصح على أفضل وجه للغازات قليلة الذوبان عند ضغوط جزئية منخفضة. وتقل دقته حين يكون الغاز شديد الذوبان، أو الضغط الجزئي مرتفعًا، أو حين يتفاعل الغاز مع المذيب بدل أن يذوب فيه فقط. فثاني أكسيد الكربون مثلًا يتفاعل جزئيًا مع الماء مكوّنًا حمض الكربونيك، فتكون ذوبانيته الظاهرية أعلى قليلًا من الذوبان الفيزيائي البحت الذي يصفه القانون. ولأن $k_H$ يعتمد بشدة على درجة الحرارة، لا ينبغي استخدام ثابت مقيس عند درجة حرارة عند درجة أخرى دون تصحيح.