William Henry, un chimiste anglais, établis pour la première fois
au début du 19ème siècle, que la quantité de gaz pouvant se dissoudre
dans un liquide est proportionnelle à la pression partielle de ce gaz
au dessus du liquide. Le coefficient de proportionalité est depuis
nommé
coefficient de Henry.
Le coefficient de Henry (aussi nommé constante de Henry) est spécifique à une substance dissoute et à un solvant dans lequel la substance se dissous. Il est souvent noté:
Hσ,s ou kHσ,s
avec:
σ: soluté
s: solvant
Attention!
plusieurs définitions co-existent:
H
σ,s =
Pσ
/ Xσ
ou
H
σ,s =
Xσ
/ Pσ
ou
H
σ,s =
Yσ / Xσ =
Pσ
/ Ptot
/
Xσ
ou
H
σ,s =
Cσ,g / Cσ,l
avec:
H
σ,s: coefficient de Henry du soluté "σ" dans le
solvant "s"
P
σ: pression partielle du soluté "σ" dans le gaz
Ptot : pression totale
X
σ: fraction molaire du soluté "σ" dans le
liquide
Y
σ: fraction molaire du soluté "σ" dans le gaz
C
σ,l: concentration molaire du soluté "σ" dans
le
liquide
C
σ,g: concentration molaire du soluté "σ" dans
le gaz
L'unité affectée au coefficient de Henry permet généralement d'identifier sa définition correcte.
définition | unité |
---|
=
Pσ
/ Xσ | "pression"/(mole/mole) "pression" |
=
Xσ
/ Pσ | (mole/mole)/"pression" 1 / "pression" |
=
Yσ / Xσ | (mole/mole)/(mole/mole) - / - |
=
Cσ,g / Cσ,l | (mole/l)/(mole/l) - / - |
=
Cσ,l / Pσ | (mole/kg)/"pression" |
Domaine de validité
La
loi de Henry n'est qu'une approximation de l'équilibre liquide-vapeur
dont l'erreur est négligeable pour les pressions proches de la pression
atmosphérique, et pour les solutions très diluées.
Il est admis
qu'elle est applicable pour les pressions inférieures à 10 bars et les
concentrations inférieures à 0,03 moles/litre.
Effet de la température
Le coefficient de Henry varie avec la température. La
dissolution d'une substance dans un liquide étant généralement
exothermique, le coefficient de Henry suit une loi de Van't Hoff:
ln(HT2 ⁄
HT1) =
(ΔH0 ⁄ R)(1 ⁄ T2 - 1
⁄ T1)
avec:
HT1, HT2 : coefficient de
Henry aux
températures T1 et T2
ΔH0: chaleur standard de dissolution du soluté
[kcal/mole]
R : constante des gaz parfaits (1,987 kcal/mole/K)
Effet d'autres solutés
La présence de sels en solution diminue la solubilité des gaz
dans le liquide.
Applications
La loi de Henry permet
une simplification appréciable des calculs des colonnes d'absorption et
de stripping. Le coefficient de Henry est utilisé dans les dimensionnements d'équipements de:
- traitement d'effluents gazeux par lavage
- traitement d'effluents liquide per stripping
Valeurs publiées
Les valeurs sont disponibles pour de nombreuses substances avec l'eau comme solvant. Le
WebBook de chimie
NIST en a compilé un grand nombre sous forme de relation avec la température.
Une compilation des coefficients de Henry pour plus de 4000 substances dans l'eau a été publiée en 2015 par Rolf Sander (Compilation of Henry's law constants (version 4.0) for
water as solvent, Atmos. Chem. Phys., 15, 4399-4981 (2015)) et disponible le web.