Énonce qu'à l'équilibre et à température constante, la concentration d'un gaz dissous non réactif dans un liquide est proportionnelle à la pression partielle de ce gaz au-dessus du liquide.

Principe

La solubilité d'un gaz dans un solvant est gouvernée par une constante de proportionnalité (constante de Henry) : c = k_H · p (pour des systèmes dilués, non réactifs et à T fixe).

Démonstration

Une bouteille de boisson scellée contient du CO2 à haute pression partielle ; lorsqu'on l'ouvre, la pression partielle au-dessus du liquide baisse et la concentration de CO2 dissous diminue jusqu'à un nouvel équilibre, provoquant l'effervescence.

Mauvaise application

Employer une constante de Henry unique pour un gaz réactif (par ex. CO2 formant de l'acide carbonique), à très haute pression ou sur une large plage de températures où k_H varie considérablement donne d'importantes erreurs.

Conséquence

Connaissant la pression partielle et un k_H approprié à la température considérée, on peut prédire la concentration de gaz dissous et dimensionner des procédés gaz–liquide (désaération, carbonatation) dans les hypothèses de la loi.

Inversion

Si la pression au-dessus du liquide est réduite (ou la température augmentée), la concentration dissoute diminue et le gaz exsoude ; la variation inverse de la concentration suit la même proportionnalité uniquement dans les limites de la loi.

Limite

S'applique aux solutions diluées et aux gaz qui ne réagissent pas chimiquement avec le solvant ; suppose équilibre, pressions faibles à modérées et température constante. Ne s'applique pas aux systèmes fortement nonidéaux ou réactifs, ni lorsque la cinétique interfaciale domine.

Tension sémantique

Souvent confondue avec la loi de Raoult (liant la pression de vapeur à la fraction molaire d'un solvant volatile) ou avec des règles générales de solubilité ; la loi de Henry concerne la concentration dissoute d'un gaz proportionnelle à sa pression partielle, pas la pression de vapeur d'un composant liquide.

Synthèse

La loi de Henry est la proportionnalité d'équilibre entre la pression partielle d'un gaz et sa concentration dissoute dans un liquide dilué et non réactif à température constante ; outil pratique pour prédire dissolution/exsudation tant que ses hypothèses idéalistes sont respectées.