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Das Gesetz von Henry

Kommt ein Gas mit einer Flüssigkeit wie z.B. mit Wasser und auch mit Blut in Kontakt, so stoßen die bewegenden Gasmoleküle gegen die Oberfläche der Flüssigkeit und dringen zum Teil in sie ein. Dieser Vorgang wird weitläufig als passive Diffusion , bezeichnet. Befindet sich nun das Gas über der Flüssigkeit so findet ein regelrechter Austausch zwischen den Gasmolekülen im gasgefüllten Raum über der Flüssigkeit und in der Flüssigkeit, bis sich ein Konzentrationsgleichgewicht eingestellt hat. Ist der Partialdruck eines Gases (Gesetz von Dalton) über einer Flüssigkeit größer als in der Flüssigkeit, so diffundieren mehr Gasmoleküle in die Flüssigkeit als umgekehrt. Hat die Flüssigkeit so viel Gasmoleküle aufgenommen, dass der Partialdruck des Gases dem in der Flüssigkeit entspricht, so treten genauso viele Moleküle in die Flüssigkeit ein wie aus ihr heraus. Das nun hergestellte Konzentrationsgleichgewicht befindet sich im sog. Sättigungszustand.

Der Sporttaucher ist einem erhöhten Umgebungsdruck ausgesetzt (Druck / Tiefe-Beziehung). Dadurch erhöht sich der Partialdruck der Atemgase und es besteht ein Konzentrationsgefälle zwischen dem Atemgas in der Lunge und dem gelösten Gas im Blut. Wird das Atemgas über die Lunge ins Blut aufgenommen, kommt es zu einer Aufsättigung des Blutes und des Körpergewebes. Erst ab diesem Zeitpunkt können die Gase ihre physiologische Wirkung entwickeln. Der entscheidende Vorgang für die Aufnahme von Gasen in Flüssigkeiten ist ihr Lösungsverhalten. Als Bestandteil des Atemgases spielt das Inertgas Stickstoff (N2) eine besondere Rolle. Es wird nicht chemisch an das Blut gebunden wie z.B. Sauerstoff (O2), sondern es geht eine physikalische Lösung ein.

Das Gesetz von Henry beschreibt den Gleichgewichtszustand zwischen der gelösten Menge eines Gases in einer Flüssigkeit und dem Partialdruck an der Flüssigkeitsoberfläche:


Bei konstanter Temperatur ist die in einer Flüssigkeit gelöste Gasmenge direkt proportional zum Partialdruck des Gases an der Flüssigkeitsoberfläche, abhängig vom Löslichkeitskoeffizienten des Gases für die jeweilige Flüssigkeit.


Gesetz von Henry

  

In einer Formel dargestellt:

CGas= a(Temp,Gas,Flüssigkeit) ∙ pGas

CGas ist die Konzentration des Gases in der Flüssigkeit. a(Temp,Gas,Flüssigkeit) ist der Löslichkeitskoeffizient, der von der Flüssigkeitatemperatur, der Gasart und der Flüssigkeit abhängt.

Das bedeutet, das die Menge an Gas, die im Sättigungszustand in einer Flüssigkeit gelöst werden kann, erhöht sich mit

  • steigendem Partialdruck des Gases (pgas)
  • abnehmender Temperatur
  • der Löslichkeit des Gases in der betreffenden Flüssigkeit

In der Tabelle sind die unterschiedlichen Löslichkeiten der in der Luft enthaltenen Gase in verschiedenen Flüssigkeiten aufgeführt.

Gasvolumina (STPD) in physikalischer Lösung bei einem Gasdruck von 1 bar und bei 37° C (Angaben in ml/l)

Diese Gesetzmäßigkeiten spielen besonders beim Auftauchen eine bedeutende Rolle und sie können unter bestimmten Umständen Ursache für Dekompressionsunfälle sein. In der Praxis reichert sich bei längeren Aufenthalten in einer bestimmten Tiefe das Blut und das Gewebe mit Stickstoff an. Da der Stickstoff, als Inertgas, vom Körper nicht umgesetzt wird muss der durch die Druckerhöhung zusätzlich aufgenommene Stickstoff beim Auftauchen auch wieder abgegeben werden. Die beim Auftauchen entstehende Druckänderung ist im Grunde der Antrieb für die Entsättigung des im Körper gelösten Stickstoffes. Aufgrund der Duckverminderung wird nun der Diffusionsvorgang umgekehrt: Einige Gasmolekühle verlassen die Flüssigkeit, d.h. die Gaskonzentration in einer Flüssigkeit kann ebenso den Partialdruck des Gases über der Flüssigkeit bestimmen. In diesem Falle geht der überschüssige Stickstoff vom gelösten (im Blut) in seinen ursprünglich gasförmigen Zustand (in der Lunge) zurück. Wird die Druckabnahme zu schnell durchgeführt, kann es bei diesem Entsättigungsprozess zur Blasenbildung kommen. Dies ist genau die Ursache für die sog. Dekompressionskrankheit. Für die Tauchpraxis ist daher besonders wichtig nur so schnell aufzutauchen, dass der Stickstoff so langsam aus der Lösung in den gasförmigen Zustand übergehen kann, ohne dabei Blasen zu bilden.


Das Gesetz von Henry ist besonders wichtig für das der Verständnis der Stickstoffaufnahme, -abgabe und für die Dekompression.