Ley de Henry

La ley de Henry enuncia que a una temperatura constante, la cantidad de gas disuelta en un líquido es directamente proporcional a la presión parcial que ejerce ese gas sobre el líquido.​ Matemáticamente se formula de la siguiente manera:​

$C_{i}=k_{\mathrm {H} }p_{i}$

Símbolo	Nombre
$p_{i}$	Presión parcial del gas
$k_{\mathrm {H} }$	Constante de Henry, que depende de la naturaleza del gas, la temperatura y el líquido.​
$C_{i}$	Concentración del gas (solubilidad)

Etimología

La ley de Henry fue formulada en 1803, por el químico inglés William Henry, quien estudió el tema a principios del siglo XIX. En su publicación a cerca de la cantidad de gases absorbidos por agua, describió los resultados de sus experimentos:

"... de gas condensado, el agua absorbe por cada una, dos o más atmósferas añadidas, una cantidad, normalmente comprimida, que debería ser igual al doble, triple, etc., del volumen absorbido bajo la presión normal de la atmósfera."

Ejemplos

Un ejemplo en el cual la ley de Henry esta en juego es en la disolución, que depende de la profundidad, de oxígeno y nitrógeno en la sangre de los buzos bajo agua que cambia durante la descompresión, llevando a la enfermedad del buzo.

Un ejemplo de todos los días es dado por la experiencia de uno con las bebidas carbonatadas, las cuales contienen dióxido de carbono disuelto. Antes de abrir, el gas arriba de la bebida en su contenedor es casi dióxido de carbono puro, a presión más alta que la presión atmosférica. Después de abrir la botella, el gas escapa, moviendo la presión parcial del dióxido de carbono arriba del líquido ha ser más baja, resultando en degaseado como el dióxido de carbono disuelto sale de la solución.

Simbología

Simbología

Símbolo	Nombre	Unidad	Común
$\alpha$	Coeficiente de Bunsen
$S$	Coeficiente de Kuenen
${\rm {H^{bp}}}$	Solubilidad de Henry por molalidad	mol / (kg Pa)
${\rm {H^{cp}}}$	Solubilidad de Henry por concentración	mol / (m3 Pa)	M / atm
${\rm {H^{cc}}}$	Solubilidad de Henry adimensional
${\rm {H^{xp}}}$		Pa-1	atm-1
$K_{WA}$	Coeficiente de partición de agua - aire (Ing. water - air)
$L$	Coeficiente de Ostwald
$b$	Molalidad	mol / kg
	Parametros
$c_{a}$	Concentración de especie "a" en la fase acuosa	mol / m3	M
$c_{g}$	Concentración de especie "a" en la fase gaseosa	mol / m3	M
$p$	Presión parcial de especia "a" en la fase acuosa	Pa	atm
$R$	Constante de los gases	J / (kg K)
$T$	Temperatura	K
$T^{STP}$	Temperatura a presión estándar (Ing. Standard pressure)	K
$x$	Razón de la mezcla molar en la fase acuosa
	Solución
$\rho$	Densidad	kg / m3
	Agua
$M_{\rm {H_{2}O}}$	Masa molar
$\rho _{\rm {H_{2}O}}$	Densidad	kg / m3

Solubilidad de Henry por concentración

Químicos atmosféricos a menudo definen la solubilidad de Henry como:

${\rm {H^{cp}={\frac {c_{a}}{p}}}}$

Solubilidad de Henry adimensional

La solubilidad de Henry también puede ser expresada como una razón adimensional entre la concentración de fase acuosa ($c_{a}$) de una especie y su concentración de fase gaseosa ($c_{g}$).

${\rm {H^{cc}={\frac {c_{a}}{c_{g}}}}}$

Para un gas ideal la conversión es:

${\rm {H^{cc}=R\ T\ {\rm {H^{cp}}}}}$

Algunas veces, la constante adimensional es llamada Coeficiente de partición agua - aire ($K_{WA}$). Esta cercanamente relacionada a los varios, poco diferentes definiciones del Coeficiente de Ostwald ($L$), como discute Battino (1984).

Solubilidad de Henry por razón de mezcla de fase acuosa

${\rm {H^{xp}={\frac {x}{p}}}}$

$c_{a}\approx {\frac {M_{\rm {H_{2}O}}}{\rho _{\rm {H_{2}O}}}}$

${\rm {H^{xp}\approx {\Bigl (}{\frac {M_{\rm {H_{2}O}}}{\rho _{\rm {H_{2}O}}}}{\Bigr )}{\rm {H^{cp}}}}}$

Solubilidad de Henry por molalidad

${\rm {H^{bp}={\frac {b}{p}}}}$

$c_{a}={\frac {b\ \rho }{1+\sum _{i=1}^{n}b_{i}\ M_{i}}}$

Si solo hay un soluto se simplifica a:

$c_{a}={\frac {b\ \rho }{1+b\ M}}$

La ley de Henry solo es válida para soluciones diluidas, donde ($b\ M\ll 1$) y ($\rho \approx \rho _{\rm {H_{2}O}}$). En éste caso la conversión se reduce a:

$c_{a}\approx b\ \rho _{\rm {H_{2}O}}$

${\rm {H^{bp}={\frac {\rm {H^{cp}}}{\rho _{\rm {H_{2}O}}}}}}$

Coeficiente de Bunsen ($\alpha$)

De acuerdo con Sazonov y Shaw, el número adimensional coeficiente de Bunsen se define como:

"el volumen de gas saturado ($V_{1}$), reducido a ($T=273.15\ K,\ p=1\ bar$), el cual es absorbido por una unidad de volumen ($V_{2}$) de solvente puro a la temperatura de medición y presión parcial ($p=1\ bar$)."

Si es gas ideal, la presión se cancela, y la conversión a (${\rm {H^{cp}}}$) se simplifica:

${\rm {H^{cp}={\frac {\alpha }{R\ T^{STP}}}}}$

Con ($T^{STP}=273.15\ K$). Nota. De acuerdo con la definición, el factor de conversión no depende de la temperatura. Independientemente de la temperatura a que se refiere el coeficiente de Bunsen, siempre se usa ($273.15\ K$) para la conversión. El coeficiente de Bunsen, el cual es nombrado por Robert Bunsen, ha sido utilizado principalmente en la literatura antigua.

Coeficiente Kuenen ($S$)

De acuerdo con Sazonov y Shaw, el coeficiente de Kuenen ($S$) es definido como:

"el volumen de gas saturado ($V(g)$), reducido a ($T=273.15\ K,\ p=1\ bar$), el cual se disuelve por unidad de masa de solvente puro a la temperatura de medición y presión parcial

Referencias

• Datos: Q285804