헨리의 법칙 계산기

계산 입력

헨리의 법칙 상수 kH (mol/(L·atm))

분압 P (atm)

공식

결과

용해된 기체 농도

0.034

mol/L

헨리의 법칙 상수 (kH)	0.034 mol/(L·atm)
분압 (P)	1 atm
공식	C = kH × P

헨리의 법칙이란?

헨리의 법칙은 일정한 온도에서 액체에 녹는 기체의 양이 그 액체 위에 있는 기체의 분압에 정비례한다는 법칙입니다. 이 계산기에서 사용하는 형태로 표현하면 용해된 농도는 \(C = k_H \times P\)가 됩니다. 여기서 C는 용해된 기체의 몰 농도(mol/L), k_H는 헨리의 법칙 용해도 상수(mol/(L·atm)), P는 기체의 분압(atm)입니다.

헨리의 법칙은 액체 위 기체의 분압과 그 액체에 녹은 양을 연관 짓습니다.

계산기 사용 방법

먼저 다루려는 기체–용매 조합에 해당하는 헨리 상수를 입력하세요. 이 값은 온도에 따라 달라지는 표준 측정값입니다. 그다음 기체의 분압을 입력하면, 계산기가 두 값을 곱해 평형 상태에서 용해된 농도를 알려줍니다. 예를 들어 25 °C 부근에서 물에 녹는 산소의 상수는 약 0.0013 mol/(L·atm)이고, 이산화탄소는 약 0.034 mol/(L·atm)입니다.

공식 자세히 보기

헨리의 법칙이 성립하는 이유는, 평형 상태에서 기체 분자가 액체로 들어가는 속도와 빠져나오는 속도가 같아지기 때문입니다. 분압을 높이면 더 많은 분자가 용액 속으로 밀려 들어가면서 농도가 선형적으로 증가합니다. 상수 k_H는 특정 기체가 특정 용매에 얼마나 잘 녹는지를 나타내는 값으로, k_H가 클수록 같은 압력에서 더 많은 기체가 녹습니다. 한 가지 주의할 점은 온도가 올라가면 k_H가 작아진다는 것인데, 미지근한 탄산음료에서 김이 더 빨리 빠지는 이유가 바로 이 때문입니다.

용존 농도 C는 분압 P에 따라 직선적으로 증가하며, 기울기는 헨리 법칙 상수 kH와 같습니다.

예제 풀이

CO₂가 물 위에서 분압 2.0 atm으로 유지되고 있고, \(k_H = 0.034\ \text{mol/(L}\cdot\text{atm)}\)라고 가정해 봅시다. 그러면 $$C = 0.034 \times 2.0 = 0.068\ \text{mol/L}$$의 CO₂가 용해됩니다. 압력을 두 배로 올리면 용해된 농도 역시 두 배가 됩니다.

자주 묻는 질문

어떤 단위를 사용하나요? 이 계산기는 농도 형태를 사용합니다. 즉 k_H는 mol/(L·atm), P는 atm 단위이며, 결과인 C는 mol/L로 나옵니다. 다른 표기 방식에서는 k_H를 압력 대 농도의 비율로 나타내기도 하므로, 사용하는 표준 상수값이 어떤 형태인지 반드시 확인하세요.

온도가 영향을 주나요? 네. 헨리의 법칙 상수는 온도에 따라 달라지므로, 정확한 결과를 얻으려면 시스템의 실제 온도에서 측정된 k_H 값을 사용해야 합니다.

정말로 선형 관계인가요? 헨리의 법칙은 이상적인 묽은 용액을 가정한 근사식입니다. 낮거나 중간 정도의 분압에서는 잘 들어맞지만, 매우 높은 압력이거나 기체가 용매와 화학 반응을 하는 경우에는 성립하지 않습니다.