Растворимость газов в жидкостях

Растворы. Растворимость веществ

Растворами называются гомогенные системы, состоящие из двух или более компонентов. Компонент, находящийся в большем количестве, называется растворителем, в меньшем – растворенным веществом. В зависимости от агрегатного состояния растворы бывают: жидкие, твердые, газообразные. В зависимости от размера растворенных частиц растворы делятся на: истинные (размер частиц<10^{-8 см); коллоидные растворы (размер частиц <10-5 см).}

Жидкость может растворять различные количества веществ. Основной характеристикой растворов является – концентрация. По мере растворения веществ концентрация возрастает и, наконец, достигает такой величины, при которой при данной температуре вещество больше не растворяется. Такой раствор называется насыщенным, он содержит максимально возможное (при данных условиях) количество, растворенного вещества.

Концентрация насыщенного раствора численно определяет растворимость вещества при данных условиях. Она зависит от природы растворителя и растворенного вещества. Растворимость одного вещества в другом может быть неограниченная (спирт-вода), ограниченная (большинство растворов, растворимость которых заканчивается насыщением) и равная практически нулю (ртуть-вода).

Растворимость веществ часто выражают числом граммов растворенного вещества, приходящихся на 100 г растворителя. Раствор, концентрация которого меньше концентрации насыщенного раствора при той же температуре называется ненасыщенным.

Растворимость жидкостей в жидкостях также различна. При повышении температуры растворимость одних жидкостей увеличивается, других уменьшается.

Растворимость газов зависит от природы газа, от природы растворителя, от давления, температуры, концентрации. Растворимость почти всех газов при небольших давлениях уменьшается с повышением температуры и очень сильно растворимость газов зависит от давления. Эта зависимость выражается законом Генри (1803 г): «При постоянной температуре растворимость данного газа в данном растворителе прямо пропорциональна давлению газа над раствором».

Р = К·N₂,

где Р – давление газа;

К - коэффициент пропорциональности, называется константой Генри, зависит от природы растворителя и растворенного вещества, а также от температуры. Зная константу Генри можно легко определить растворимость данного газа в воде.

С увеличением давления растворимость газов в воде возрастает, поэтому, к примеру на 40 м под водой, когда парциональное давление кислорода достигает 6 атм, растворимость кислорода возрастает почти в 27 раз по сравнению с нормальными условиями (содержание кислорода в атмосфере = 21%). Следовательно, для дыхания на глубине 40 м следует использовать газовые смеси, содержащие в 27 раз меньше кислорода, чем в воздухе атмосферы. Другим важным проявлением закона Генри служит Кессонная болезнь. Ее причины - мгновенное выделение воздуха из плазмы крови при быстром подъеме с больших глубин за счет резкого уменьшения растворимости газов из-за падения давления. Возникающие при этом пузырьки газа в крови вызывают патологические состояния, в худшем случае – гибель из-за закупорки кровеносных сосудов.

Горная болезнь – разряженная атмосфера, вызывает понижение содержания кислорода в крови, вызывающее патологическое состояние, связанное с дефицитом кислорода.

Закон Генри соблюдается не всегда, эти отклонения вызваны химическими реакциями между газами и растворителем. Аномально высокая растворимость углекислоты в воде, объясняется химической реакцией:

СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃= Н⁺ + НСО₃^-

Такая же причина высокой растворимости аммиака, сероводорода и хлороводорода. Кислород мало растворим в воде, однако прекрасно растворяется в крови, так как химически связан с гемоглобином.

Дата добавления: 2014-10-31