Ley de Henry

Qué es la ley de Henry

La ley de Henry enuncia una relación sencilla: si se aumenta la presión que un gas ejerce sobre la superficie de un líquido, la cantidad de ese gas que se disuelve en el líquido aumenta de forma proporcional; si se reduce la presión, el gas abandona la solución y pasa a la fase gaseosa. La expresión habitual es C = k · P, donde C es la concentración del gas disuelto, P es la presión parcial del gas sobre el líquido y k es la constante de Henry, un valor que depende de la naturaleza del gas, del líquido y de la temperatura.

William Henry (Manchester, 1774-1836) fue médico y químico, formado en Edimburgo. Hijo de Thomas Henry, farmacéutico e industrial, William sufrió desde la infancia las secuelas de un accidente que le produjo dolor crónico y limitaciones físicas durante toda su vida. A pesar de ello, desarrolló una carrera científica notable y publicó la ley que lleva su nombre en las Philosophical Transactions of the Royal Society de 1803. La formulación de Henry se inscribe en la misma época que las leyes de Boyle, Charles y Gay-Lussac, y junto con ellas acabaría integrándose en el marco general de la ley de los gases ideales.

Comportamiento de los gases en la sangre

La sangre es un líquido, y los gases respiratorios —oxígeno, dióxido de carbono, nitrógeno— se disuelven en ella según la ley de Henry. La cantidad de oxígeno disuelto físicamente en el plasma es pequeña (unos 0,3 mL de O₂ por cada 100 mL de sangre a presión atmosférica normal), porque la constante de Henry para el oxígeno en un medio acuoso a 37 °C es relativamente baja. La mayor parte del oxígeno que transporta la sangre viaja unido a la hemoglobina, no disuelto; pero es la fracción disuelta la que determina la presión parcial de O₂ (PaO₂) que se mide en una gasometría arterial, y esa presión parcial es la que rige, a su vez, la saturación de la hemoglobina.

El dióxido de carbono, en cambio, tiene una solubilidad en plasma unas veinte veces mayor que la del oxígeno. Eso explica por qué el CO₂ se elimina con relativa facilidad a través de la membrana alveolocapilar incluso cuando el gradiente de presión parcial es pequeño: la ley de Henry predice que, para un mismo gradiente de presión, un gas con mayor constante de solubilidad se transfiere más eficazmente.

Enfermedad descompresiva y oxigenoterapia hiperbárica

Cuando un buceador desciende, la presión ambiente aumenta y, con ella, la presión parcial de nitrógeno en el aire que respira. La ley de Henry dicta que el nitrógeno se disuelve progresivamente en los tejidos corporales —sangre, grasa, músculo, articulaciones— en proporción a esa presión parcial creciente. Si el ascenso se realiza demasiado deprisa, la presión cae bruscamente, la solubilidad del nitrógeno disminuye y el gas sale de solución formando burbujas dentro de los tejidos. Esas burbujas pueden obstruir capilares, comprimir nervios o distender articulaciones, produciendo la enfermedad descompresiva o síndrome de descompresión. La fisiopatología entera del cuadro es una consecuencia directa de la ley de Henry aplicada a un descenso brusco de presión.

La cámara hiperbárica invierte el proceso: al someter al paciente a una presión superior a la atmosférica, aumenta la solubilidad del oxígeno en el plasma por encima de los valores normales. El oxígeno disuelto puede así alcanzar tejidos isquémicos a los que la hemoglobina no llega (por ejemplo, en heridas crónicas o en tejido irradiado). El principio terapéutico es, una vez más, la ley de Henry: más presión parcial de O₂ equivale a más oxígeno disuelto en el plasma.

Diferenciación con la ley de Fick y la ley de Dalton

La ley de Henry, la ley de Fick y la ley de Dalton abordan aspectos distintos del mismo problema —el comportamiento de los gases en el organismo— y conviene no confundirlas. La ley de Henry responde a la pregunta "cuánto gas se disuelve" en un líquido a una presión dada: define el punto de equilibrio. La ley de Fick responde a "a qué velocidad se mueve" ese gas a través de una membrana: describe la cinética de la difusión. Y la ley de Dalton establece que la presión total de una mezcla de gases es la suma de las presiones parciales de cada gas individual, lo que permite calcular la presión parcial de cada componente del aire alveolar.

En la fisiología respiratoria, las tres leyes operan de forma secuencial: Dalton determina la presión parcial del oxígeno en el alvéolo; Henry establece cuánto de ese oxígeno puede disolverse en el plasma; y Fick describe la velocidad a la que cruza la membrana alveolocapilar para llegar a la sangre.

Preguntas frecuentes

¿Quién fue William Henry?

William Henry (1774-1836) fue un médico y químico inglés de Manchester. Se formó en la Universidad de Edimburgo y publicó la ley que lleva su nombre en 1803. Padeció durante toda su vida dolor crónico a consecuencia de un accidente infantil. Fue miembro de la Royal Society y autor de un influyente manual de química (Elements of Experimental Chemistry) que se reeditó en numerosas ocasiones.

¿Por qué las bebidas carbonatadas hacen burbujas al abrirlas?

Es una demostración cotidiana de la ley de Henry. Dentro de la botella cerrada, el dióxido de carbono está disuelto en el agua a una presión parcial alta. Al abrir el tapón, la presión sobre el líquido cae hasta la atmosférica, la solubilidad del CO₂ disminuye bruscamente y el gas abandona la solución en forma de burbujas. El mismo principio —a escala mucho más peligrosa— es el que explica la enfermedad descompresiva del buceador.

¿Se cumple siempre la ley de Henry?

Solo de forma aproximada, y con condiciones. La ley se aplica bien a gases poco solubles (como el oxígeno o el nitrógeno en agua o en plasma), a temperaturas constantes y a presiones moderadas. Falla cuando el gas reacciona químicamente con el líquido (como ocurre con el CO₂, que se convierte parcialmente en ácido carbónico y bicarbonato) o cuando la solución deja de ser diluida. Aun así, en las condiciones habituales de la fisiología humana, la aproximación es clínicamente útil.

¿Qué relación tiene con la anestesia inhalatoria?

Los anestésicos volátiles son gases que se administran por vía inhalatoria y deben disolverse en la sangre para llegar al cerebro y ejercer su efecto. La velocidad con la que se alcanza la concentración cerebral eficaz depende, entre otros factores, de la solubilidad del anestésico en sangre, un parámetro que sigue la ley de Henry. Un anestésico poco soluble en sangre (como el desflurano) alcanza el equilibrio rápidamente y permite inducciones y recuperaciones más ágiles; uno muy soluble (como el halotano) tarda más en saturar los tejidos.

Referencias

1. Encyclopædia Britannica. Henry's law. Solubility, gas-liquid equilibrium and pressure.
2. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Examen de difusión pulmonar. MedlinePlus, enciclopedia médica en español.
3. Manual MSD, versión para profesionales. Medición del intercambio gaseoso.
4. Wikipedia en español (colaboradores). Ley de Henry.