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Henry’s Law

william henry of henry's law

Ley de Henry

Conceptos básicos

Para comprender la dinámica de los gases disueltos en líquido, los químicos utilizan la Ley de Henry. Cuando abres una lata de refresco, oyes un ejemplo de la Ley de Henry. Al abrir la lata, la presión del dióxido de carbono disminuye rápidamente. Según la ley de Henry, la concentración de dióxido de carbono en la bebida también disminuirá. El silbido que oyes es el dióxido de carbono que se escapa del líquido. Aprende más sobre la ley de Henry a continuación.

Temas tratados en otros artículos

  • Ley de los gases combinados
  • Ley de los gases ideales
  • Ley de Boyle
  • Constante de equilibrio
  • Ley de Gay Lussacs

¿Quién fue William Henry?

William Henry fue un químico inglés que estudió a principios del siglo XIX. Vivió entre 1775 y 1836. Su trabajo se centró en la solubilidad de los gases y dio lugar a que la Ley de Henry llevara su nombre.

william of Henry's Law

William Henry. 1775-1836. Source.

¿Qué es la Ley de Henry?

La Ley de Henry describe la relación entre la presión parcial del gas sobre un líquido y el gas disuelto en el líquido. En general, cuanto mayor sea la presión, más gas se disolverá en el líquido. Esta relación se describe mediante la siguiente ecuación:

Solubilidad = Constante de Henry ∗ Presión Parcial del Gas

Cg = kPg

 La constante de la ecuación depende del gas examinado. La ecuación se explica con más detalle a continuación, junto con algunos ejemplos.

La ley puede utilizarse incluso en presencia de varios gases. La química atmosférica y la investigación medioambiental suelen utilizar la Ley de Henry cuando examinan los gases que van y vienen entre la atmósfera y nuestros sistemas acuáticos.

Constante de la ley de Henry

La constante (k} se determina mediante experimentación. Se controla cuidadosamente la presión del gas por encima del líquido y, a continuación, se mide la concentración en la solución. La constante se determina experimentalmente dividiendo la concentración por la presión parcial en diferentes puntos.

Las unidades de la constante son normalmente molm-3Pa-1 que es lo mismo que molL-1atm-1. En forma de fracción, estas unidades aparecerían de la siguiente manera:

mol / (m3Pa) o mol / (Latm)

Lista de constantes de la ley de Henry

A continuación se muestra una lista de las constantes de la Ley de Henry para algunos gases comunes en el agua. Se puede encontrar una lista más completa en este documento y es la fuente de las constantes que se enumeran a continuación. También hay una base de datos de constantes basada en el documento anterior en este enlace.

Gas in WaterHenry’s Law Constant (mol*m-3*Pa-1)Henry’s Law Constant (mol*L-1*atm-1)
Hydrogen Bromide (HBr)0.2424.3
Perchloric Acid (HClO4)9.9 * 1031.0 * 106
Hydrogen Fluoride (HF)1.3 * 1021.32 * 104
Nitric Acid (HNO3)2.1 * 1032.12 * 105
Hydrogen (H2)7.7 * 10-67.8 * 10-4
Deuterium (D2)7.9 * 10-68.0 * 10-4
Oxygen (O2)1.2 * 10-51.2 * 10–3
Bromine (Br2)7.2 * 10-30.73
Sulfur Dioxide (SO2)1.2 * 10-21.22
Methane (CH4)1.4 * 10-51.41 * 10-3
Benzene (C6H6)1.8 * 10-30.18

Constantes de la ley de Henry para varios gases en agua

Limitaciones de la Ley de Henry

Hay varias situaciones en las que la Ley de Henry resulta no ser exacta.

En primer lugar, el sistema debe estar en equilibrio. Si el sistema no está en equilibrio, entonces la concentración en la solución basada en la ley será inexacta. Para una descripción de lo que es el equilibrio, véase este artículo de ChemTalk https://chemistrytalk.org/what-is-the-equilibrium-constant/.

La ecuación tampoco funciona bien si el gas reacciona con el solvente. La reacción significa que la ley de Henry no se aplica a la situación.

Y la tercera limitación es que la ley se rompe a altas concentraciones y presiones.

Problemas de ejemplo de la ley de Henry

Pregunta #1: ¿Cuál es la concentración de hidrógeno en el agua cuando la presión parcial de hidrógeno es de 3 atm?

Respuesta y Solución #1: Para responder a este problema usaremos la ecuación de la ley. De la tabla anterior sabemos que la constante de Henry para el hidrógeno en el agua es 7.8 ∗ 10-4molL-1atm-1.

Cg = kPg

Concentración = 7.8 ∗ 10-4molL-1atm-1 ∗ 3atm

Concentración = 2.34 ∗ 10-3M

Recuerda prestar atención a las unidades en estos problemas. Nuestra presión parcial fue dada en atm así que en el problema usa la constante de Henry que usa las unidades de atm. 

Pregunta #2: Calcule la presión parcial de metano en el aire si la concentración en una muestra de agua tiene una concentración de 7.8 ∗ 10-4M.

Respuesta y Solución #2: En este problema estamos resolviendo la presión parcial. Así que empezamos reordenando nuestra ecuación.

Cg = kPg

Cg/k = Pg

A continuación, introducimos los valores que conocemos. La constante procede de una tabla de valores. La del metano en agua se encuentra en la tabla anterior. 

Pg = (7.8 ∗ 10-4molL-1) / 1.41 ∗ 10-3molL-1atm-1

Pg = 0.55atm  

Problemas de práctica para la Ley de Henry

Ley de Henry

Problema 1

Tienes tres cámaras de experimentación con capas gaseosas sobre el agua. En la primera cámara, tienes 1atm de HBr por encima del agua, en la segunda tienes 1atm de H2, y en la tercera tienes 1atm de HF. ¿Cuál cámara tiene la mayor concentración de gas disuelto en el agua?

Problema 2

Encima de 1.00L de agua hay 5.00atm de una capa gaseosa de un gas puro desconocido. Mediante destilación fraccionada, extraes 7.05 ∗ 10-3mol de líquido de la capa de agua. ¿Cuál es la identidad del gas?

Soluciones a problemas de práctica acerca de la Ley de Henry

1: HF (1.34 ∗ 104M)

2: CH4