Dernière mise à jour : 2026-07-01

Comprendre la loi de Henry

La loi de Henry décrit la quantité de gaz qui se dissout dans un liquide. À température fixée, la concentration d'un gaz dissous est directement proportionnelle à la pression partielle de ce gaz au contact du liquide :

où $C$ est la concentration dissoute, $P$ la pression partielle du gaz au-dessus du liquide et $k_H$ la constante de Henry du couple gaz-solvant à la température considérée. Doubler la pression partielle dissout deux fois plus de gaz ; relâcher la pression fait ressortir le gaz excédentaire de la solution.

Le calculateur résout la même relation dans trois directions. À partir de deux des trois grandeurs, il fournit la troisième : la concentration par $C = k_H \cdot P$, la pression partielle par $P = C / k_H$ ou la constante de Henry par $k_H = C / P$.

La constante de Henry et ses unités

La constante $k_H$ traduit la solubilité d'un gaz. Une valeur élevée signifie qu'une grande quantité de gaz se dissout par unité de pression. Cet outil emploie la forme de solubilité, dans laquelle

la concentration est donc mesurée en mol/L et la pression partielle en atm. Les pressions données en kPa, bar ou mmHg sont converties en atm avant l'application de la constante.

Ces valeurs diminuent quand la température augmente : une eau chaude retient moins de gaz dissous, ce qui explique qu'une boisson gazeuse tiède s'évente plus vite qu'une boisson froide.

Conventions pour la constante

Plusieurs conventions coexistent pour la constante de Henry, et les mélanger est une source d'erreur fréquente. Elles sont inverses ou remises à l'échelle les unes des autres :

• Forme de solubilité ($k_H = C / P$, mol·L⁻¹·atm⁻¹) — utilisée ici ; croît avec la solubilité.
• Forme de volatilité ($k_H = P / C$, L·atm·mol⁻¹) — son inverse ; décroît avec la solubilité.
• Formes fraction molaire et molalité — remplacent la molarité par la fraction molaire ou la molalité.
• Forme adimensionnelle — un rapport de partage entre gaz et liquide.

Avant d'employer une valeur tabulée, vérifier la convention et les unités qu'elle utilise, ainsi que sa température de validité.

Exemple résolu

Une bouteille fermée d'eau gazeuse est mise sous pression de CO₂ à une pression partielle de 2 atm à 25 °C, où $k_H = 0{,}034\ \text{mol·L}^{-1}\text{·atm}^{-1}$ pour le CO₂ dans l'eau. On cherche la concentration de CO₂ dissous.

À l'ouverture, la pression partielle de CO₂ au-dessus du liquide chute vers sa valeur dans l'air ordinaire (environ 0,0004 atm). La concentration d'équilibre baisse en conséquence :

La concentration dissoute chute de plus de trois ordres de grandeur : le CO₂ excédentaire s'échappe sous forme de bulles jusqu'à atteindre le nouvel équilibre, bien plus bas.

Où s'applique la loi de Henry

La proportionnalité entre concentration dissoute et pression partielle apparaît en chimie, en biologie et en ingénierie :

• Carbonatation. Les boissons gazeuses sont embouteillées sous une pression de CO₂ élevée ; l'ouverture abaisse la pression partielle et le gaz s'échappe.
• Vie aquatique. L'oxygène dissous dans les lacs et les aquariums suit la pression partielle d'oxygène de l'air situé au-dessus, si bien qu'un réchauffement ou un échange de surface réduit l'abaisse.
• Respiration. Les échanges gazeux dans les poumons déplacent l'oxygène et le dioxyde de carbone à travers des membranes selon leurs pressions partielles.
• Plongée. L'azote se dissout dans les tissus sous les hautes pressions rencontrées en profondeur et doit être libéré progressivement à la remontée pour éviter l'accident de décompression.

Limites de la loi

La loi de Henry est une loi limite qui fonctionne au mieux pour les gaz peu solubles à faible pression partielle. Elle devient moins exacte lorsque le gaz est très soluble, que la pression partielle est élevée, ou que le gaz réagit avec le solvant au lieu de simplement s'y dissoudre. Le dioxyde de carbone, par exemple, réagit en partie avec l'eau pour former de l'acide carbonique, si bien que sa solubilité apparente est légèrement supérieure à la dissolution physique simple que décrit la loi. Comme $k_H$ varie fortement avec la température, une constante mesurée à une température ne doit pas être utilisée à une autre sans correction.