A presença de gases dissolvidos em líquidos faz parte do nosso cotidiano, mesmo que muitas vezes passe despercebida. O gás carbônico presente nos refrigerantes, o oxigênio dissolvido na água que permite a sobrevivência dos peixes e o nitrogênio absorvido pelo sangue durante um mergulho são exemplos de fenômenos explicados pela Lei de Henry.
Compreender esse assunto é fundamental para interpretar diversos processos naturais e tecnológicos. Nos vestibulares e no Enem, a Lei de Henry costuma aparecer associada a situações práticas, exigindo que o estudante relacione pressão, solubilidade e equilíbrio.
Por isso, mais do que decorar uma fórmula, é essencial entender como esse princípio funciona e quais são suas aplicações no dia a dia. Leia este texto para aprender tudo sobre a Lei de Henry.
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Conceito de solubilidade de gases
A solubilidade corresponde à quantidade máxima de uma substância que pode se dissolver em outra sob determinadas condições de temperatura e pressão. No caso dos gases, a solubilidade representa a quantidade máxima de gás que pode permanecer dissolvida em um líquido.
Diferentemente dos sólidos, cuja solubilidade depende principalmente da temperatura, os gases sofrem grande influência da pressão. Quanto maior a pressão exercida sobre a superfície do líquido, maior tende a ser a quantidade de moléculas gasosas dissolvidas.
Um exemplo simples ocorre com uma garrafa de refrigerante fechada. Enquanto permanece lacrada, o gás carbônico (CO2) está dissolvido no líquido devido à alta pressão existente no interior da embalagem. Quando a tampa é aberta, a pressão diminui rapidamente e parte do gás deixa a solução, formando as conhecidas bolhas.
Esse comportamento ocorre porque existe um equilíbrio entre as moléculas de gás dissolvidas e aquelas presentes acima da superfície do líquido. Alterações na pressão deslocam esse equilíbrio.
Enunciado da Lei de Henry
A Lei de Henry, proposta pelo químico inglês William Henry em 1803, estabelece que a solubilidade de um gás em um líquido é diretamente proporcional à pressão parcial exercida por esse gás sobre a superfície do líquido, desde que a temperatura permaneça constante.
Isso significa que, mantendo a temperatura fixa, o aumento da pressão causa aumento da solubilidade, enquanto a diminuição da pressão causa a diminuição da solubilidade. É importante destacar que essa relação vale principalmente para gases pouco reativos dissolvidos em líquidos e em concentrações relativamente baixas.
Fórmula matemática e variáveis
A Lei de Henry pode ser representada pela seguinte expressão:
S = k ⋅ P
ou
C = kH ⋅ P
Em que:
- S ou C = solubilidade (ou concentração) do gás dissolvido;
- P = pressão parcial do gás sobre o líquido; e
- k ou kH = constante de Henry, que depende do tipo de gás, do líquido utilizado e da temperatura.
A fórmula mostra que existe uma relação de proporcionalidade direta entre pressão e solubilidade, por exemplo, se a pressão dobrar, então a solubilidade também dobrará. Da mesma forma, se a pressão for reduzida pela metade, a quantidade de gás dissolvido também será reduzida aproximadamente pela metade.
Efeito da pressão na solubilidade gasosa
O principal fator estudado pela Lei de Henry é justamente a influência da pressão. Quando a pressão aumenta, mais moléculas do gás são “forçadas” a penetrar no líquido. Como consequência, o número de moléculas dissolvidas cresce até que um novo equilíbrio seja estabelecido.
Por outro lado, quando a pressão diminui, as moléculas dissolvidas passam a escapar mais facilmente para a fase gasosa. Esse processo é observado sempre que uma bebida gaseificada é aberta.
É importante lembrar que a temperatura também influencia a solubilidade dos gases, mas de maneira oposta: em geral, quanto maior a temperatura, menor é a solubilidade gasosa. Isso acontece porque o aumento da agitação das moléculas facilita a saída do gás da solução.
Assim, para manter um refrigerante com bastante gás, o ideal é armazená-lo refrigerado e fechado.
Aplicações práticas e biológicas
A Lei de Henry explica inúmeros fenômenos presentes na natureza, na indústria e no organismo humano.
Nos rios, lagos e oceanos, por exemplo, o oxigênio dissolvido na água é essencial para a respiração dos peixes e de outros organismos aquáticos. Alterações na temperatura ou na pressão podem modificar essa concentração, afetando diretamente os ecossistemas.
Na medicina, o conhecimento dessa lei é utilizado em tratamentos realizados com câmaras hiperbáricas, nas quais o aumento da pressão favorece a dissolução de maiores quantidades de oxigênio no sangue, auxiliando na recuperação de determinados pacientes.
Além disso, diversos processos industriais utilizam o princípio da Lei de Henry para controlar a quantidade de gases dissolvidos em líquidos durante a fabricação de bebidas, medicamentos e produtos químicos.
Processo de fabricação de refrigerantes
Um dos exemplos mais clássicos da aplicação da Lei de Henry é a produção de refrigerantes. Durante a fabricação, o líquido é submetido a altas pressões em contato com o dióxido de carbono (CO2). Nessas condições, uma grande quantidade de gás dissolve-se na bebida.
Enquanto a embalagem permanecer fechada, a pressão interna continua elevada e o CO2 permanece dissolvido. Ao abrir a garrafa ou a lata, ocorre uma redução brusca da pressão. Como consequência, a solubilidade do gás diminui e o excesso de CO2 escapa na forma de bolhas.
Quanto maior for a queda de pressão ou maior a temperatura da bebida, mais intensa será a liberação do gás. É por isso que refrigerantes quentes costumam perder o gás mais rapidamente do que os refrigerados.
Doença da descompressão em mergulhos
A doença da descompressão é uma das aplicações biológicas mais cobradas nos vestibulares.
Durante um mergulho profundo, a pressão exercida pela água aumenta significativamente. De acordo com a Lei de Henry, essa maior pressão faz com que mais nitrogênio do ar respirado se dissolva no sangue e nos tecidos do mergulhador.
Enquanto ele permanece em profundidade, essa condição não causa problemas. Entretanto, se a subida ocorrer muito rapidamente, a pressão diminui de forma brusca. Como consequência, o nitrogênio dissolvido perde sua solubilidade e forma bolhas dentro dos vasos sanguíneos e dos tecidos.
Essas bolhas podem provocar dores intensas, dificuldades respiratórias, lesões neurológicas, paralisias e, em casos graves, até levar à morte. Para evitar esse problema, mergulhadores realizam paradas de descompressão, permitindo que o nitrogênio seja eliminado lentamente pelos pulmões sem formar bolhas.
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