Физическая растворимость газов

Парциальное давление (напряжение) газов в жидкости. Почти во всех жидкостях может содержаться некоторое количество физически растворенных газов. Содержание растворенного газа в жидкости зависит от его парциального давления. Если жидкость привести в состояние термодинамического равновесия с находящимся над ней газом (для этого необходимо, чтобы площадь соприкосновения и время контакта обеих фаз были достаточно велики), то в жидкости создается напряжение газа, равное его парциальному давлению в газовой фазе.

Содержание физически растворенных газов в крови. Содержание газа в жидкости в физически растворенном виде зависит от его напряжения Р_г и коэффициента растворимости Бунзена а, отражающего свойство растворимости. Коэффициент Бунзена соответствует объему газа (в миллилитрах), физически растворяющемуся в 1 мл жидкости при напряжении газа, равном 1 атм (1 атм = 760 мм рт. ст. = 101 кПа). Зависимость содержания физически растворенного газа в жидкости от его напряжения и коэффициента растворимости называется законом Генри-Дальтона:

(3)

В знаменателе этого выражения стоит число 760, так как при определении α в качестве единиц

используют атмосферы, а напряжение газа Р_г обычно выражают в миллиметрах ртутного столба.

Величина коэффициента Бунзена зависит от природы растворенного газа, свойств растворителя и температуры. В табл. 22.1 приведены некоторые значения этого коэффициента для растворов атмосферных газов в воде и крови. Используя закон Генри-Дальтона [уравнение (3)], можно вычислить содержание физически растворенного газа в жидкости, исходя из его напряжения и величины а. Так, в артериальной крови (при Р_О2 = 95 мм рт. ст. и Р_СО2 = 40 мм рт. ст.) содержание физически растворенного О ₂ составляет 0,003 мл О₂ на 1 мл крови, а СО₂-0,026 мл СО ₂ на 1 мл крови. Несмотря на то что напряжение СО₂ ниже, чем напряжение О₂, количество физически растворенного СО₂ в 9 раз больше. Это объясняется тем, что коэффициент растворимости для СО₂ в 20 раз больше, чем для О₂.

Таблица 22.1.Коэффициент растворимости Бунзена α (мл газа-мл растворителя"1 ∙ атм -1) для О2, СО2 и Ν2 в воде и в крови
Вода, 20 °С	0,031	0,88	0,016
Вода, 37 °С	0,024	0,57	0,012
Кровь, 37 °С	0,024	0,49	0,012

Хотя содержание в крови О₂ и СО₂ в физически растворенной форме относительно невелико, эта их форма играет огромную роль в жизнедеятельности организма. Для того чтобы связаться с теми или иными веществами, дыхательные газы сначала должны быть доставлены к ним в физически растворенном виде. Таким образом, при диффузии в ткань или из нее каждая молекула О₂ или СО₂ в течение некоторого времени находится в растворенной форме.