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气体的溶解
任何气体与液体直接或隔着半透膜互相接触,气体可借其分子运动,进入并均匀分布在液体内;这种现象称为溶解。溶解在液体内的气体分子也不断地从液体内逸出称蒸发或弥散。直至在单位时间内进出液体的气体分子数量相等时,溶解在液体内的气体数量不再增加,称为饱和。饱和状态下进出的气体分子仍在不断进行,只是数量相等而已,物理学把这种现象称作动平衡状态(动态平衡)。
气体溶解在液体内是气体分子进入液体分子间隙内,而并非以小气泡形式存在于液体内。
气体在液体内溶解的量取决于该气体的分压,分任意高,溶解愈快、愈多。在物理学领域内把气体在法体内格解量(溶解能力)用该气体的分压来表示。气体分子从液体内逸出的能力叫气体张力。饱和状态下气体的张力和分压相等,故都用气体的分压来表示。
一、气体的溶解系数
在一定温度和一个大气压下,一种气体溶解在lml某种液体内的量称为该气体在该液体内的溶解系数。溶解系数表示气体的溶解能力(表2-5)。溶解系数受以下因素影响。
表2-5在1个大气压、不同温度下,氧、氮、二氧化碳在水中的溶解系数
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温度(0℃)
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氧
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二氧化碳
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氮
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0
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0.0489
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1.713
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0.0239
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10
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0.0380
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1.194
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0.0196
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20
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0.0310
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0.878
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0.0164
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30
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0.0262
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0.665
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0.0138
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40
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0.0231
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0.530
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0.0118
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(一)与气体和液体的种类(性质)有关
从表2-5可以看出,在1个大气压、40℃条件下,H氧化碳溶解系数为0.53,氧溶解系数为0.231,二氧化碳溶解系数比氧大23倍。这是由两种气体的性质决定的。
(二)与温度有关气体的溶解系数与温度成反比温度愈高,气体在液体内溶解的量愈小。
(三)与气体分压有关气体的溶解系数(溶解量)与气体的分压有关。气体的分压愈大,溶解的量意多。与混合气体的总压无关。这就是亨利(Henry)定律。Henry定律是指气体在液体内溶解量与其分压成正比。混合气体在液体内的溶解量与其中各个气体的分压有关,而与混合气体的总压力无关。
二、饱和与脱饱和
在高气压环境下,已被某气体饱和的液体,移到低气压的新环境中,由于气压降低,液体内多余的气体分子迅速逸出,达到新压力下的饱和为止。高低压差愈大所逸出的气体愈多、愈快。比如我们制做汽水,首先在瓶内加水、糖、香精等,然后放入比例适当的柠檬酸和小苏打,迅速盖紧。酸碱中和所生成的二氧化碳使瓶内压力增高,过多的二氧化碳都溶解在水内。当打开瓶盖时,瓶内压力突然减低,溶解在水内的二氧化碳迅速逸出,形成大量气泡,直至水内二氧化碳达到新的饱和。在劳动中,如潜水或沉箱工作,由于环境的气压高,所以大量氮气溶解在血液、组织液和细胞内液中。当工作结束后,过快地回到常压下,由于压力降低,大量氮从组织液中逸出(来不及随血液回到肺呼出),在组织、细胞、血液内形成气泡、这就是发生减压病的机理。
三、脂水溶比
某物质在两种不同的溶剂中,溶解系数之比称溶比。在脂类和水中的溶解系数之比称脂水溶比。各种气体脂水溶比值不同(表2-6)。
表2-6气体的溶解系数和脂水溶比(37℃)
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气体名称
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在油中溶解系数
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在水中溶解系数
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脂水溶比
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氢
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0.045
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0.016
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2.8
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氮
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0.067
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0.013
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5.2
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氧
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0.120
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0.024
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5.0
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二氧化碳
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0.876
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0.560
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1.6
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氡
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19.00
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0.150
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126.0
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从物质的脂水溶比可以了解到该物质在人体内各组织的分布情况。
  
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