Bei niedriger Konzentration und Gleichgewicht zwischen Gas und Flüssigkeit bei konstanter Temperatur ist die Konzentration eines gelösten gasförmigen Stoffes in der Flüssigphase (c_i oder Stoffmengenbruch in der unendlichen Verdünnung) proportional zu seinem Partialdruck in der Gasphase (p_i) durch eine Proportionalitätskonstante, die Henry‑Konstante (H_i) genannt wird: c_i = H_i·p_i oder alternativ p_i = k_H·c_i. Das Gesetz ist eine Grenzbeziehung für schwach lösliche, nicht reagierende Gase in verdünnten Lösungen und hängt von den Einheiten und der Definition von H_i ab (verschiedene Konventionen existieren).

Prinzip

Für einen Solut in der unendlichen Verdünnung hängt das chemische Potential (und damit die Gleichgewichtskonzentration) im Lösungsmittel linear vom gasphasigen Partialdruck ab, weil Solut‑Solut‑Wechselwirkungen vernachlässigbar sind; die Henry‑Konstante kodiert die Solut‑Lösungsmittel‑Affinität und ist temperatur‑ sowie lösungsmittelabhängig.

Demonstration

Situation: Ein geschlossener Behälter bei Temperatur T enthält ein Gas G in Kontakt mit großem Lösungsmittelvolumen. Erkennung: Der Gaspartialdruck p_G ist gemessen. Aktion: Mit der passenden Henry‑Konstanten H_G (für die gewählten Einheiten) berechne c_G = H_G·p_G. Konsequenz: Die vorhergesagte gelöste Menge erlaubt Abschätzungen der Aufnahme, der Kopfraumzusammensetzung nach Gleichgewicht oder des Dimensionierens von Gas‑Flüssig‑Kontaktoren für verdünnte, nicht‑reaktive Absorption.

Fehlanwendung

Henry’s Gesetz außerhalb seines verdünnten, nicht‑reaktiven Bereichs anzuwenden: bei reaktiven Gasen (chemische Reaktion mit dem Lösungsmittel), bei hohen Konzentrationen, wo Solut‑Solut‑Wechselwirkungen wichtig werden, bei stark nichtidealen Solut‑Lösungsmittel‑Interaktionen oder bei falscher Verwendung der Henry‑Konstantenform/Einhaitswahl. Henry und Raoult ohne Abgleich der Bezugszustände gleichzusetzen ist ein weiterer semantischer Fehler.

Konsequenz

Anwendbar bietet Henry’s Gesetz eine einfache lineare Relation zur Vorhersage der Gaslöslichkeit aus dem Partialdruck, nützlich in Umweltmodellen, Absorberdesign und Headspace‑Analytik. Fehlgebrauch führt zu Unterschätzung oder Überschätzung gelöster Mengen, falschen Vorhersagen zum Stoffverbleib und fehlerhaftem Dimensionieren von Absorbern oder Massenübertragungsberechnungen.

Umkehrung

Das lineare Henry‑Regime bricht zusammen, wenn das Gas chemisch mit dem Lösungsmittel reagiert, bei steigender Konzentration, sodass Solut‑Solut‑Wechselwirkungen relevant werden, oder bei starken Änderungen von Temperatur oder Salzgehalt; dann sind nichtlineare Isothermen, Aktivitätskoeffizientenkorrekturen oder reaktive Absorptionsmodelle erforderlich.

Abgrenzung

Klar innerhalb: Verdünnte Lösungen eines nichtreaktiven, schwach löslichen Gases in einem einzelnen Lösungsmittel bei konstanter Temperatur und niedrigen bis mäßigen Partialdrücken. Randfall: mäßige Konzentration oder schwache Reaktion, wo nur näherungsweise Henry‑Verhalten beobachtet wird und Anpassung nötig ist. Klar außerhalb: reaktive Absorption (Gas wird chemisch verbraucht), konzentrierte Solute, elektrolytische Systeme oder Mehrkomponentenlösungsmittel mit starker Assoziation.

Semantische Spannung

Henry’s Gesetz steht in Spannung zu Raoultschem Gesetz und aktivitätsbasierten Formulierungen: Henry verwendet den Grenzbezug Unendliche Verdünnung für den Solut und eine konstantenabhängige Einheit, während Raoult den Reinstoff‑Referenzzustand nutzt — das Vermischen dieser Rahmen ohne Abgleich führt zu Fehlern.

Synthese

Henry’s Gesetz ist die lineare Grenzbeziehung bei unendlicher Verdünnung für Gaslöslichkeit: es reduziert die Solut‑Lösungsmittel‑Affinität auf eine empirische Konstante und ist für verdünnte, nicht‑reaktive Absorption nützlich. Für umfassende VLE‑ oder reaktive Systeme muss es in Aktivitäts‑/Fugazitäts‑ oder Reaktions‑Transport‑Modelle eingebettet werden.