¶ 지식 정보

¶ 헨리 법칙

일정한 온도에서 어느 기체의 용해도와 부분 압력을 각각 $CC$, $P_{\text{부분}}P\_\{\backslash text\{부분\}\}$라 하고, 헨리 상수를 $kk$라 할 때, $C=k{P}_{\text{부분}}C\; =\; kP\_\{\backslash text\{부분\}\}$이다.
$kk$의 단위는 주로 $\mathrm{g}\mathrm{/}(\mathrm{L}\cdot \mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{m})\backslash mathrm\{g/(L·atm)\}$을 사용한다.

용매에 녹을 때 용매와 화학 반응을 하지 않는 기체가 헨리 법칙을 잘 따른다.

¶ 헨리 법칙 예시

그림은 온도 $TT$에서 강철 용기 안에 $\mathrm{A}(aq)\backslash mathrm\{A\}(aq)$가 $\mathrm{A}(g)\backslash mathrm\{A\}(g)$, ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(g)\backslash mathrm\{H\_\{2\}O\}(g)$와 평형을 이루고 있는 것을 나타낸 것이다. 용기 안의 압력은 $PP$이고, $TT$에서 물의 증기 압력은 ${\displaystyle \frac{3}{5}}P\backslash dfrac\{3\}\{5\}P$이다.
$TT$에서 $\mathrm{A}(g)\backslash mathrm\{A\}(g)$의 부분 압력이 $PP$일 때, $\mathrm{A}\backslash mathrm\{A\}$의 물에 대한 용해도는 $a(\mathrm{g}\mathrm{/}\mathrm{L})a\backslash ,(\backslash mathrm\{g/L\})$이다. 그림에서 $\mathrm{A}\backslash mathrm\{A\}$의 물에 대한 용해도를 $aa$로 나타내보자. (단, $\mathrm{A}(g)\backslash mathrm\{A\}(g)$는 헨리 법칙을 따르며, $\mathrm{A}(g)\backslash mathrm\{A\}(g)$의 용해에 따른 물의 증기 압력 변화는 무시한다.)

용기 안의 압력 $PP$는 $\mathrm{A}(g)\backslash mathrm\{A\}(g)$와 ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(g)\backslash mathrm\{H\_\{2\}O\}(g)$가 이루는 부분 압력의 합에 해당한다. 이때 ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(g)\backslash mathrm\{H\_\{2\}O\}(g)$의 부분 압력은 $TT$에서 물의 증기 압력과 같으므로 ${\displaystyle \frac{3}{5}}P\backslash dfrac\{3\}\{5\}P$이다.
그러므로 $\mathrm{A}(g)\backslash mathrm\{A\}(g)$의 부분 압력은 $P-{\displaystyle \frac{3}{5}}P={\displaystyle \frac{2}{5}}PP\; -\; \backslash dfrac\{3\}\{5\}P\; =\; \backslash dfrac\{2\}\{5\}P$이다.

헨리 법칙에 의해 일정한 온도에서 어느 기체의 용해도와 부분 압력을 각각 $CC$, $P_{\text{부분}}P\_\{\backslash text\{부분\}\}$라 하고, 헨리 상수를 $kk$라 할 때, $C=k{P}_{\text{부분}}C\; =\; kP\_\{\backslash text\{부분\}\}$이다.

$TT$에서 $\mathrm{A}(g)\backslash mathrm\{A\}(g)$의 부분 압력이 $PP$일 때, $\mathrm{A}\backslash mathrm\{A\}$의 물에 대한 용해도는 $a(\mathrm{g}\mathrm{/}\mathrm{L})a\backslash ,(\backslash mathrm\{g/L\})$이므로 $TT$에서 $\mathrm{A}\backslash mathrm\{A\}$의 헨리 상수를 $k_{\mathrm{A}}k\_\{\backslash mathrm\{A\}\}$라 하면 $a=k_{\mathrm{A}}Pa\; =\; k\_\{\backslash mathrm\{A\}\}P$,
$k_{\mathrm{A}}={\displaystyle \frac{a}{P}}k\_\{\backslash mathrm\{A\}\}\; =\; \backslash dfrac\{a\}\{P\}$⋯①이다.

그림에서 $\mathrm{A}(g)\backslash mathrm\{A\}(g)$의 부분 압력은 ${\displaystyle \frac{2}{5}}P\backslash dfrac\{2\}\{5\}P$이므로 물에 대한 용해도를 $xx$라 하면,
$x=k_{\mathrm{A}}\times {\displaystyle \frac{2}{5}}Px\; =\; k\_\{\backslash mathrm\{A\}\}\; \backslash times\; \backslash dfrac\{2\}\{5\}P$,
$x={\displaystyle \frac{2}{5}}{k}_{\mathrm{A}}Px\; =\; \backslash dfrac\{2\}\{5\}k\_\{\backslash mathrm\{A\}\}P$이다.

①에서 $k_{\mathrm{A}}={\displaystyle \frac{a}{P}}k\_\{\backslash mathrm\{A\}\}\; =\; \backslash dfrac\{a\}\{P\}$이므로 이를 $x={\displaystyle \frac{2}{5}}{k}_{\mathrm{A}}Px\; =\; \backslash dfrac\{2\}\{5\}k\_\{\backslash mathrm\{A\}\}P$에 넣으면
$x={\displaystyle \frac{2}{5}}\times {\displaystyle \frac{a}{P}}\times Px\; =\; \backslash dfrac\{2\}\{5\}\; \backslash times\; \backslash dfrac\{a\}\{P\}\; \backslash times\; P$,
$x={\displaystyle \frac{2}{5}}ax\; =\; \backslash dfrac\{2\}\{5\}a$이다.

¶ 적용 문항

¶ 1번 문항

¶ 2번 문항