Utilisateur:Patrick.Delbecq/Brouillon8

Tableau 1

Solubilité de quelques gaz dissouts dans l'eau
à 298,15 K et pour une pression partielle $P_{\sigma }$ de 1 atm.

Espèce $\sigma$	Solubilité 105 × $x_{\sigma }$	Enthalpie de dissolution $\Delta _{\text{sol}}H_{\sigma ,{\text{eau}}}$ (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

Solubilité du dioxyde de carbone dans l'eau en fonction de la température à pression atmosphérique.

On considère une solubilité $x_{\sigma }^{\text{l}}$ suffisamment faible pour être dans le domaine d'application de la loi de Henry sans nécessité de correction par un coefficient d'activité. En dérivant, à pression constante, l'expression de la loi de Henry par rapport à la température, on obtient :

$\left({\partial \ln P_{\sigma } \over \partial {1 \over T}}\right)_{P}=\left({\partial \ln x_{\sigma }^{\text{l}} \over \partial {1 \over T}}\right)_{P}+\left({\partial \ln k_{{\text{H}},\sigma ,s} \over \partial {1 \over T}}\right)_{P}=\left({\partial \ln x_{\sigma }^{\text{l}} \over \partial {1 \over T}}\right)_{P}+{\Delta _{\text{sol}}H_{\sigma ,s} \over R}$

avec $\Delta _{\text{sol}}H_{\sigma ,s}$ l'enthalpie de dissolution du soluté $\sigma$ dans le solvant $s$ (voir le paragraphe Constante de Henry - Dépendance à la température). La pression est composée des deux pressions partielles : $P_{\sigma }+P_{s}=P$. On suppose que le solvant $s$ est très peu volatil, voire que le soluté $\sigma$ est seul en phase gaz, soit $P_{\sigma }\approx P$. On a donc $\left({\partial \ln P_{\sigma } \over \partial {1 \over T}}\right)_{P}=0$. On obtient :

$\left({\partial \ln x_{\sigma }^{\text{l}} \over \partial {1 \over T}}\right)_{P}=-{\Delta _{\text{sol}}H_{\sigma ,s} \over R}$

Diverses formes de la solubilité en fonction de la température sont communément employées :

$\ln x_{\sigma }^{\text{l}}=a+{b \over T}+c\,\ln T+d\,T$

$\ln x_{\sigma }^{\text{l}}=a+{b \over T}+{c \over T^{2}}+{d \over T^{3}}$

avec $a$, $b$, $c$ et $d$ des constantes empiriques spécifiques du couple « soluté $\sigma$ - solvant $s$ ». Les expressions des enthalpies de dissolution respectives sont :

$-{\Delta _{\text{sol}}H_{\sigma ,s} \over R}=b-c\,T-d\,T^{2}$

$-{\Delta _{\text{sol}}H_{\sigma ,s} \over R}=b+{2\,c \over T}+{3\,d \over T^{2}}$

Pour la plupart des gaz, la dissolution est exothermique aux basses pressions et températures, soit $\Delta _{\text{sol}}H_{\sigma ,s}<0$, par conséquent la solubilité diminue lorsque la température augmente. De nombreux gaz présentent un minimum de solubilité, la solubilité augmentant après avoir diminué lorsque la température augmente. 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.

Solubilité de l'oxygène dans l'eau.

Solubilité de l'oxygène dissout dans l'eau
pour une pression partielle d'oxygène $P_{\rm {O_{2}}}$ de 1 atm.

Température $T$ (K)	Solubilité 105 × $x_{\rm {O_{2}}}^{\text{l}}$	Enthalpie de dissolution $\Delta _{\text{sol}}H_{{\rm {O_{2}}},{\text{eau}}}$ (kJ mol−1)	Constante de Henry 10−9 × $k_{{\text{H}},{\rm {O_{2}}},{\text{eau}}}$ (Pa) à $P_{\text{eau}}^{\text{sat}}\!\left(T\right)$
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 :

$\ln x_{\rm {O_{2}}}^{\text{l}}=a+{b \over T}+c\,\ln T+d\,T$

avec $a$ = 4,760, $b$ = 3,844 × 10³, $c$ = -7,722 et $d$ = 5,253 × 10⁻², ou sous la forme :

$\ln x_{\rm {O_{2}}}^{\text{l}}=a+{b \over T}+{c \over T^{2}}+{d \over T^{3}}$

avec $a$ = -3,448, $b$ = -5,752 × 10³, $c$ = 1,072 × 10⁶ et $d$ = 1,090 × 10⁻¹.

 

Tableau 3

Prausnitz page 593

Solubilité de l'hydrogène dans quelques solvants.

Solvant $s$	Température $T$ (K)	Constante de Henry $k_{{\text{H}},{\rm {H_{2}}},s}$ à $P_{s}^{\text{sat}}\!\left(T\right)$ (bar)	$A$ (J mol−1)	${\bar {V}}_{{\rm {H_{2}}},s}^{{\text{l}},+\infty }$ (cm3 mol−1)
Monoxyde de carbone CO	68	648	704±69	31,2
	78	476		32,6
	88	405		34,4
Azote N2	68	547	704±69	30,4
	79	456		31,5
	95	345		34,4
			±