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avec <math>a</math>, <math>b</math>, <math>c</math> et <math>d</math> des constantes empiriques spécifiques du couple « soluté <math>\sigma</math> - solvant <math>s</math> ». Les expressions des enthalpies de dissolution respectives sont : |
avec <math>a</math>, <math>b</math>, <math>c</math> et <math>d</math> des constantes empiriques spécifiques du couple « soluté <math>\sigma</math> - solvant <math>s</math> ». Les expressions des enthalpies de dissolution respectives sont : |
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:<math>{\Delta_\text{sol} H_{\sigma,s} \over R} = |
:<math>-{\Delta_\text{sol} H_{\sigma,s} \over R} = b - c \, T - d \, T^2</math> |
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:<math>{\Delta_\text{sol} H_{\sigma,s} \over R} = |
:<math>-{\Delta_\text{sol} H_{\sigma,s} \over R} = b + {2 \, c \over T} + {3 \, d \over T^2}</math> |
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Aux basses pressions et températures, pour la plupart des gaz la dissolution est exothermique, soit <math>\Delta_\text{sol} H_{\sigma,s} < 0</math>, par conséquent la solubilité diminue lorsque la température augmente<ref name="Tosun2012-466"/>. De nombreux gaz présentent un minimum de solubilité, la solubilité augmentant après avoir diminué lorsque la température augmente<ref>{{Ouvrage |langue=en |auteur1=Thomas B. Drew |auteur2=Giles R. Cokelet |auteur3=John W. Hoopes |auteur4=Theodore Vermeulen |titre=Advances in Chemical Engineering |volume=11 |éditeur=Academic Press |année=1981 |pages totales=451 |passage=23 |isbn=9780080565583 |lire en ligne=https://books.google.fr/books?id=ATQdljSeCeMC&pg=PA23}}.</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage |langue=en |auteur1=Nobuo Maeda |titre=Nucleation of Gas Hydrates |éditeur=Springer Nature |année=2020 |passage=135 |isbn=9783030518745 |lire en ligne=https://books.google.fr/books?id=a8L3DwAAQBAJ&pg=PA135 }}.</ref>. Ainsi, aux basses pressions, le minimum de solubilité de l'hélium dans l'eau se situe à environ {{unité|30 °C}}, ceux de l'argon, de l'oxygène et de l'azote se situent entre 92 et {{unité|93 °C}} et celui du xénon à environ {{unité|114 °C}}<ref>{{Ouvrage|langue=en|auteur=Paul Cohen |lire en ligne=https://books.google.com/books?id=gqr8AAAACAAJ |titre=The ASME Handbook on Water Technology for Thermal Power Systems |éditeur=The American Society of Mechanical Engineers |année=1989 |page=442|pages totales=1828 |isbn=978-0-7918-0634-0}}.</ref>. |
Aux basses pressions et températures, pour la plupart des gaz la dissolution est exothermique, soit <math>\Delta_\text{sol} H_{\sigma,s} < 0</math>, par conséquent la solubilité diminue lorsque la température augmente<ref name="Tosun2012-466"/>. De nombreux gaz présentent un minimum de solubilité, la solubilité augmentant après avoir diminué lorsque la température augmente<ref>{{Ouvrage |langue=en |auteur1=Thomas B. Drew |auteur2=Giles R. Cokelet |auteur3=John W. Hoopes |auteur4=Theodore Vermeulen |titre=Advances in Chemical Engineering |volume=11 |éditeur=Academic Press |année=1981 |pages totales=451 |passage=23 |isbn=9780080565583 |lire en ligne=https://books.google.fr/books?id=ATQdljSeCeMC&pg=PA23}}.</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage |langue=en |auteur1=Nobuo Maeda |titre=Nucleation of Gas Hydrates |éditeur=Springer Nature |année=2020 |passage=135 |isbn=9783030518745 |lire en ligne=https://books.google.fr/books?id=a8L3DwAAQBAJ&pg=PA135 }}.</ref>. Ainsi, aux basses pressions, le minimum de solubilité de l'hélium dans l'eau se situe à environ {{unité|30 °C}}, ceux de l'argon, de l'oxygène et de l'azote se situent entre 92 et {{unité|93 °C}} et celui du xénon à environ {{unité|114 °C}}<ref>{{Ouvrage|langue=en|auteur=Paul Cohen |lire en ligne=https://books.google.com/books?id=gqr8AAAACAAJ |titre=The ASME Handbook on Water Technology for Thermal Power Systems |éditeur=The American Society of Mechanical Engineers |année=1989 |page=442|pages totales=1828 |isbn=978-0-7918-0634-0}}.</ref>. |
Version du 13 mai 2024 à 11:19
Tableau 1
Espèce | Solubilité 105 × |
Enthalpie de dissolution (kJ mol−1) |
---|---|---|
Hélium He | 0,70789 | -0,54 |
Néon Ne | 0,82241 | -3,64 |
Argon Ar | 2,5306 | -11,92 |
Krypton Kr | 4,5463 | -15,34 |
Xenon Xe | 7,9500 | -19,06 |
Azote N2 | 1,1774 | -10,45 |
Monoxyde de carbone CO | 1,7744 | -10,78 |
Méthane CH4 | 2,5523 | -13,19 |
Éthane C2H6 | 3,4006 | -19,43 |
Éthylène C2H4 | 8,899 | -16,40 |
Tableau 2
En fonction de la température
En dérivant, à pression constante, l'expression de la loi de Henry par rapport à la température, on obtient :
avec l'enthalpie de dissolution du soluté dans le solvant (voir le paragraphe Constante de Henry - Dépendance à la température). La pression est composée des deux pressions partielles . On suppose que le solvant a une pression partielle très faible, voire que le soluté est seul en phase gaz, soit . On a donc . On obtient[3] :
Diverses formes de la solubilité en fonction de la température sont communément employées[4],[1] :
avec , , et des constantes empiriques spécifiques du couple « soluté - solvant ». Les expressions des enthalpies de dissolution respectives sont :
Aux basses pressions et températures, pour la plupart des gaz la dissolution est exothermique, soit , par conséquent la solubilité diminue lorsque la température augmente[5]. De nombreux gaz présentent un minimum de solubilité, la solubilité augmentant après avoir diminué lorsque la température augmente[6],[7]. Ainsi, aux basses pressions, le minimum de solubilité de l'hélium dans l'eau se situe à environ 30 °C, ceux de l'argon, de l'oxygène et de l'azote se situent entre 92 et 93 °C et celui du xénon à environ 114 °C[8].
Température (K) | Solubilité 105 × |
Enthalpie de dissolution (kJ mol−1) |
Constante de Henry 10−9 × (Pa) à |
---|---|---|---|
273,15 | 3,9594 | -17,43 | 2,5591 |
278,15 | 3,4651 | -16,26 | 2,9242 |
283,15 | 3,0736 | -15,13 | 3,2966 |
288,15 | 2,7603 | -14,04 | 3,6708 |
293,15 | 2,5071 | -12,99 | 4,0415 |
298,15 | 2,3009 | -11,97 | 4,4038 |
303,15 | 2,1317 | -10,98 | 4,7533 |
308,15 | 1,9923 | -10,03 | 5,0859 |
313,15 | 1,8769 | -9,11 | 5,3985 |
318,15 | 1,7813 | -8,21 | 5,6882 |
323,15 | 1,7021 | -7,35 | 5,9531 |
328,15 | 1,6365 | -6,51 | 6,1917 |
La solubilité peut être corrélée sous la forme :
avec = 4,760, = 3,844 × 103, = -7,722 et = 5,253 × 10−2, ou sous la forme :
avec = -3,448, = -5,752 × 103, = 1,072 × 106 et = 1,090 × 10−1.
- (en) Trevor M. Letcher, Rubin Battino et H. Lawrence Clever, Development and Applications in Solubility, Royal Society of Chemistry, , 414 p. (ISBN 9780854043729, lire en ligne), p. 70-72.
- Ce graphe et d'autres exemples sur : (en) « Solubility of Gases in Water », sur engineeringtoolbox.com (consulté le ).
- Prausnitz et al. 1999, p. 596.
- Erreur de référence : Balise
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incorrecte : aucun texte n’a été fourni pour les références nomméesCaroll
- Erreur de référence : Balise
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incorrecte : aucun texte n’a été fourni pour les références nomméesTosun2012-466
- (en) Thomas B. Drew, Giles R. Cokelet, John W. Hoopes et Theodore Vermeulen, Advances in Chemical Engineering, vol. 11, Academic Press, , 451 p. (ISBN 9780080565583, lire en ligne), p. 23.
- (en) Nobuo Maeda, Nucleation of Gas Hydrates, Springer Nature, (ISBN 9783030518745, lire en ligne), p. 135.
- (en) Paul Cohen, The ASME Handbook on Water Technology for Thermal Power Systems, The American Society of Mechanical Engineers, , 1828 p. (ISBN 978-0-7918-0634-0, lire en ligne), p. 442.