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9.5: El efecto de la presión sobre la solubilidad - Ley de Henry

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    Objetivos de aprendizaje

    • Describir cómo la presión afecta la concentración de un soluto en una solución.

    La presión tiene muy poco efecto sobre la solubilidad de sólidos o líquidos, pero tiene un efecto significativo en la solubilidad de los gases. La solubilidad del gas aumenta a medida que aumenta la presión parcial de un gas por encima del líquido. Supongamos que un cierto volumen de agua está en un recipiente cerrado con el espacio sobre él ocupado por gas dióxido de carbono a presión estándar. Algunas de las\(\ce{CO_2}\) moléculas entran en contacto con la superficie del agua y se disuelven en el líquido. Ahora supongamos que\(\ce{CO_2}\) se agrega más al espacio por encima del contenedor, provocando un aumento de presión. En este caso, más\(\ce{CO_2}\) moléculas están en contacto con el agua y así más de ellas se disuelven. Así, la solubilidad aumenta a medida que aumenta la presión. Al igual que con un sólido, el\(\ce{CO_2}\) que está sin disolver alcanza un equilibrio con el disuelto\(\ce{CO_2}\), representado por la ecuación:

    \[\ce{CO_2} \left( g \right) \rightleftharpoons \ce{CO_2} \left( aq \right)\nonumber \]

    En equilibrio, la velocidad de\(\ce{CO_2}\) disolución gaseosa es igual a la velocidad de disolución\(\ce{CO_2}\) que sale de la solución.

    Cuando se envasan bebidas carbonatadas, se hacen a alta\(\ce{CO_2}\) presión para que una gran cantidad de dióxido de carbono se disuelva en el líquido. Cuando la botella está abierta, el equilibrio se interrumpe debido a que la\(\ce{CO_2}\) presión por encima del líquido disminuye. Inmediatamente, las burbujas salen\(\ce{CO_2}\) rápidamente de la solución y escapan por la parte superior de la botella abierta. La cantidad de disueltos\(\ce{CO_2}\) disminuye. Si la botella se deja abierta por un período prolongado de tiempo, la bebida se vuelve “plana” a medida que más y más\(\ce{CO_2}\) sale del líquido.

    La relación entre la solubilidad del gas y la presión es descrita por la ley de Henry, que lleva el nombre del químico inglés William Henry (1774-1836). La Ley de Henry establece que la solubilidad de un gas en un líquido es directamente proporcional a la presión parcial del gas por encima del líquido. La ley de Henry se puede escribir de la siguiente manera:

    \[\frac{C_1}{P_1} = \frac{C_2}{P_2}\nonumber \]

    \(C_1\)y\(P_1\) son la concentración y la presión en un conjunto inicial de condiciones;\(C_2\) y\(P_2\) son la concentración y presión en otro conjunto de condiciones cambiadas. La solubilidad de un gas se reporta típicamente en\(\text{g/L}\).

    Ejemplo\(\PageIndex{1}\)

    La solubilidad de cierto gas en agua se encuentra\(0.745 \: \text{g/L}\) a presión estándar. ¿Cuál es su solubilidad cuando se eleva la presión por encima de la solución\(4.50 \: \text{atm}\)? La temperatura es constante a\(20^\text{o} \text{C}\).

    Solución

    Paso 1: Enumere las cantidades conocidas y planifique el problema.

    Conocido

    • \(C_1 = 0.745 \: \text{g/L}\)
    • \(P_1 = 1.00 \: \text{atm}\)
    • \(P_2 = 4.50 \: \text{atm}\)

    Desconocido

    Sustituir a la ley de Henry y resolver por\(C_2\).

    Paso 2: Resolver.

    \[C_2 = \frac{C_1 \times P_2}{P_1} = \frac{0.745 \: \text{g/L} \times 4.50 \: \text{atm}}{1.00 \: \text{atm}} = 3.35 \: \text{g/L}\nonumber \]

    Paso 3: Piensa en tu resultado.

    La solubilidad se incrementa a 4.5 veces su valor original, de acuerdo con la relación directa.

    9.5: El efecto de la presión sobre la solubilidad - Ley de Henry is shared under a CC BY-NC-SA 3.0 license and was authored, remixed, and/or curated by LibreTexts.