溶解度與亨利定律：氣體溶解度與壓力關係的核心重點整理｜莫斯利

在高中選修化學的溶液章節中，「亨利定律」與「氣體溶解度」是探討氣體溶解度與壓力關係的核心考點

一、 氣體溶解度的基本影響因素

影響氣體在液體中溶解度的主要因素包含：

• 1. 氣體與溶劑的本性：

  
  

  • 遵守「同類互溶」原則。極性氣體（如氯化氫 HCl、氨氣 NH₃）極易溶於極性溶劑（水）；非極性或微極性氣體（如氧氣 O₂、氮氣 N₂）在水中的溶解度較小。

    
    

• 2. 溫度（熱效應）：

  
  

  • 氣體溶解於液體的過程均為放熱反應（ΔH 小於 0）。

    
    

  • 因此，溫度愈高，氣體的溶解度愈小（例如溫開水放涼後會析出微小氣泡）。

    
    

• 3. 壓力（亨利定律的主場）：

  
  

  • 壓力對氣體溶解度的影響極為顯著，壓力越大，溶解度越高。

    
    

二、 亨利定律的核心內容與公式

• 適用條件：

  
  

  • 適用於微溶於水且不與水發生化學反應的氣體（如 O₂、N₂、CO₂ 在一定條件下）。

    
    

  • 必須在定溫及低壓的理想狀態下。

    
    

• 基本內容：

  
  

  • 在定溫下，微溶於液體的氣體，其溶解度（S）與該氣體在液面上的分壓（P）成正比。

    
    

• 數學關係式：

  
  

  • S ＝ k × P

    
    

  • （其中 S 為氣體溶解度，k 為亨利定律常數，P 為該氣體在氣相中的平衡分壓）

    
    

  • 另一個等價表示法（濃度與莫耳分率）：氣體在溶液中的莫耳分率與其分壓成正比。

    
    

三、 亨利定律的重要推論：體積與壓力的關係

• 溶解的氣體體積與壓力無關：

  
  

  • 這是大考最愛考的觀念陷阱！

    
    

  • 根據亨利定律，雖然氣體溶解的「質量」或「莫耳數」隨壓力成正比增加，但若將溶解後的氣體體積換算回該壓力下的體積時，其體積在定溫下會是一個定值，不隨壓力的改變而改變。

    
    

四、 生活中的經典應用：汽水與潛水夫病

1. 開瓶碳酸飲料（汽水）：

   
   

   • 製造時在高壓下將二氧化碳壓入瓶中（溶解度大）；打開瓶蓋時，壓力瞬間減小，二氧化碳溶解度驟降，大量氣體迅速冒出。

     
     

2. 潛水夫病（深海潛水障礙）：

   
   

   • 潛水員在深海高壓環境下作業，呼吸壓縮空氣，導致大量氮氣溶入血液中。若上岸速度過快（壓力驟降），氮氣在血液中形成微小氣泡阻塞血管，造成關節劇痛與潛水夫病。

💡 莫斯利重點整理：解題核心心法

• 氣體溶解看低溫高壓：要讓氣體溶得多、溶得快，口訣就是「降溫、加壓」！

  
  

• 分壓決定溶解量：計算題中，若總壓改變但氣體成分比例不變，記得要先算出該氣體的「分壓」，再代入 S ＝ k × P 求解。