Ley de Solubilidad de Henry

Unidad de Apoyo para el Aprendizaje

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Introducción


La ley de Henry se refiere al efecto de la presión de un gas en su grado de solubilidad en un líquido. Un ejemplo biológico es el fenómeno de la solubilidad del oxígeno en la sangre o la del oxígeno en el agua, lo cual permite el desarrollo de la vida acuática.

Peces en el agua

(s. a.) (2013). Pez payaso [fotografía]. Tomada de https://www.flickr.com/photos/technicolourcity/10496653293/in/photostream/

En esta unidad, cuya duración es de una hora, revisarás la ley de Henry, los factores que la afectan y sus principales aplicaciones en la vida diaria.



Identificar la ley de Henry a partir de sus supuestos y expresión matemática, para la resolución de problemas de impacto biológico.

Ley de Henry


La ley de Henry fue formulada en 1803 por William Henry, un industrial y científico inglés; se puede afirmar que es un caso especial de la ley de Raoult.

Un cambio de presión no influye de forma apreciable en la solubilidad de sólidos o líquidos o de líquidos en líquidos; sin embargo, la de los gases en los disolventes aumenta cuando se incrementa la presión parcial de los gases. La solubilidad de un gas depende de la presión y la temperatura. Cuando éste se encuentra encerrado en una disolución saturada, existe un equilibrio entre el gas y la disolución.

Si la presión aumenta, el equilibrio se moverá en la dirección en la cual se reduce la presión —principio de Le Chatelier—. La presión se puede reducir si hay más gas disuelto en el disolvente. Así, la solubilidad o concentración de un gas, en un disolvente dado, incrementa con el aumento de la presión.

Tres recipientes con la disolución de un gas

Equilibrio en la solubilidad de un gas

Supuesto y expresión matemática


La ley de Henry establece que…

… para un gas en contacto con un disolvente, a una temperatura constante, su concentración en el disolvente es directamente proporcional a su presión.

De manera matemática, puede expresarse como:

Cgas=kPgas

Pgas = La presión del gas que se encuentra en contacto con la disolución.

k = Constante para un gas específico y un disolvente a una temperatura específica.

Cgas = La concentración del gas disuelto.


Las limitaciones de la ley de Henry son que se aplica únicamente a gases con comportamiento casi ideal; es decir:

1. A temperatura y presión moderadas.

2. Si la solubilidad del gas en el disolvente es baja.

3. Cuando el gas no reacciona con el solvente para formar una nueva especie; por ejemplo, el amoniaco o el HCl, que reaccionan con el agua, no obedecen la ley de Henry.

NH3 + H2O → NH4 + OH−

4. El gas no se asocia o disocia en la disolución con el disolvente (Bahl, Bahl y Tuli, 2010).


Ejemplo


El agua carbonatada es una solución saturada de dióxido de carbono en agua a presión; cuando se abre una lata o botella de una bebida gaseosa, la presión sobre la superficie de la bebida disminuye hasta alcanzar la presión atmosférica; por esta razón, salen muchas burbujas de CO2 de la disolución. Cuando la botella se deja abierta, la bebida se “apaga”. debido a que el CO2 escapa.

Se derrama el refresco por la boquilla de la botella.

CO2 en una bebida gaseosa

Aplicación de la ley


A partir de los elementos generales de la ley de Henry y el ejemplo, revisa un ejercicio de cómo se aplica.

A 10 °C y a una presión del O2 de 2.0 atm, la solubilidad de éste en agua es 70.0 ml por litro de disolución. Determina cuál es la molaridad del O2 en una solución acuosa saturada, cuando el O2 está sometido a su presión parcial normal en el aire de 0.40 atm.

Actividad. Disolución de un gas a una presión y temperatura específicas

Ahora, usarás la ley de Henry para poder calcular la concentración de oxígeno disuelto en condiciones específicas de presión y temperatura.

Recuerda que la constante K de la ley de Henry sobre solubilidad de O2 en agua, C = KPO2 (PO2 = presión parcial del oxígeno), es K = 2.18 × 10-3 a 0 K.



Autoevaluación. Ley de Henry

Ya que revisaste los supuestos y la expresión matemática, así como un ejemplo de cómo la ley se aplica a un problema biológico. Pon a prueba lo que aprendiste.


Fuentes de información

Bibliografía

Bahl, A., Bahl, B. S. y Tuli, G. D. (2010). Essentials of Physical Chemistry. Nueva Delhi: S. Chand Publishing.

Esteban, S. (2011). Introducción a la historia de la química. Madrid: UNED Ediciones.

Mascetta, J. A. y Kernion, M. (2018). Barron’s SAT subject test: Chemistry (14.a. ed.). Florida, EUA: Barron's Educational Series.

Mortimer, R. G. (2008). Physical chemistry (3.a ed.). Cambridge, Massachusetts, EUA: Academic Press.

Petrucci, R. H., Herring, F. G., Madura, J. D. y Bissonnette, C. (2011). Química general (10.a ed.). Madrid: Pearson Educación.


Cómo citar

Valencia, I. (2019). Ley de solubilidad de Henry. Unidades de Apoyo para el Aprendizajeem>. CUAED/FES Iztacala-UNAM. Consultado el (fecha) de (vínculo)