17.Растворимость газов в жидкостях и ее зависисмость от природы газа и растворителя, от температуры. Закон Генри. Закон Сеченова. Закон Дальтона.
Растворение газов в жидкостях почти всегда сопровождается выделением теплоты. Поэтому растворимость газов с повышением температуры согласно принципу Ле Шателье понижается. Эту закономерность часто используют для удаления растворенных газов из воды (например С02 ) кипячением. Иногда растворение газа сопровождается поглощением теплоты (например, растворение благородных газов в некоторых органических растворителях). В этом случае повышение температуры увеличивает растворимость газа. Газ не растворяется в жидкости беспредельно. При некоторой концентрации газа X устанавливается равновесие:
При растворении газа в жидкости происходит значительное уменьшение объема системы. Поэтому повышение давления согласно принципу Ле Шателье должно приводить к смещению равновесия вправо, т. е. к увеличению растворимости газа. Если газ малорастворим в данной жидкости и давление невелико, то растворимость газа пропорциональна его давлению. Эта зависимость выражается законом Генри (1803г.): количество газа, растворенного при данной температуре в определенном объеме жидкости, при равновесии прямо пропорционально давлению газа. Закон Генри может быть записан в следующей форме: с (Х) = Kr(X) × P(X) где – концентрация газа в насыщенном раство–ре, моль/л; P(X) – давление газа X над раствором, Па; Kr(X) – постоянная Генри для газа X, моль×л-1 × Па-1 . Константа Генри зависит от природы газа, растворителя и температуры. Закон Генри справедлив лишь для сравнительно разбавленных растворов, при невысоких давлениях и отсутствии химического взаимодействия между молекулами растворяемого газа и растворителем. Закон Генри является частным случаем общего закона Дальтона. Если речь идет о растворении не одного газообразного вещества, а смеси газов, то растворимость каж–дого компонента подчиняется закону Дальтона: растворимость каждого из компонентов газовой смеси при постоянной температуре пропорциональна парциаль–ному давлению компонента над жидкостью и не зави–сит от общего давления смеси и индивидуальности других компонентов. Иначе говоря, в случае растворения смеси газов в жидкости в математическое выражение закона Генри вместо подставляют парциальное давление р! данного компонента. Под парциальным давлением компонента понимают долю давления компонента от общего давления газовой смеси: Рi/ РобщПарциальное давление компонента рассчитывают по формуле Изучая растворимость газов в жидкостях в присутствии электролитов, русский врач-физиолог И. М. Сеченов (1829—1905) установил следующую закономерность (закон Сеченова): растворимость газов в жидкостях в присутствии электролитов понижается; происходит высаливание газов. Рi = Робщ ×(Xi) где pi – парциальное давление компонента Хi;Робщ – общее давление газовой смеси; х(Хi) – молярная доля i-ого компонента.
18.Растворимость газов в крови. Кесонная болезнь.
Газы, содержащиеся в крови животных и человека в растворённом состоянии и в химически связанном виде. Полное исследование Г. к. человека было впервые проведено И. М. Сеченовым (1859). Г. к. состоят из газов, поступающих из окружающей среды, и газов, образующихся в организме; они поступают в кровь и выделяются из неё путём диффузии. Содержание каждого из растворённых газов в артериальной крови определяется его парциальным давлением в альвеолярном воздухе и коэффициентом его растворимости в крови. Наиболее важны кислород и углекислый газ, которые находятся в крови в растворённом и в связанном виде. Они образуют легко распадающиеся соединения: СО2 идёт на образование солей, входящих в Буферные системы крови, кислород, соединяясь сГемоглобином, образует оксигемоглобин. В результате Газообмена содержание газов в венозной и артериальной крови различно.
При значит. изменении давления воздуха (например, в горах, в кессонах) парциальное давление О2 и N2 резко меняется, что может вызвать кислородное голодание, Декомпрессионные заболевания и др. нарушения. Кроме постоянных Г. к., в кровь могут поступать наркотические, токсические и др. газы (см. Наркоз, Углерода окись).
В крови содержатся электролиты, белки, липоиды и другие вещества; их концентрация может меняться в известных пределах; оказывая некоторое влияние на растворимость в крови О2 и СO2. Необходимо указать, что изменение растворимости газов под влиянием перемены давления может обусловить тяжелую патологию человеческого организма. Резкое понижение атмосферного давления, например, при слишком быстром подъеме водолазов или кессонщиков с больших глубин, при разгерметизировании кабин или скафандров при высотных полетах приводит к «закипанию» крови вследствие выделения растворенных в ней газов; их пузырьки закупоривают мелкие сосудики в мозгу и других органах, что может привести к серьезным заболеваниям и гибели человека.Пузырьки газов закупоривают мелкие сосуды в различных тканях и органах, что приводит к тяжелому заболеванию или даже гибели человека. Подобная же патология может возникнуть и в результате резкого падения атмосферного давления при разгерметизировании скафандров летчиков и кабин самолетов при высотных полетах. Для лечения кессонной болезни больного помещают в барокамеру, где создают большое давление. Пузырьки газов вновь растворяются в крови; при последующем медленном (в течение нескольких суток) снижении давления в барокамере избыток газов удаляется из крови через легкие.