Главная > Болезни > Закон сеченова для растворимости газов в крови и тканевых жидкостях

Закон сеченова для растворимости газов в крови и тканевых жидкостях

15. Растворимость газов в жидкостях. Законы Генри—Дальтона и Сеченова

Растворение газов в жидкостях почти всегда сопро–вождается выделением теплоты. Поэтому раствори–мость газов с повышением температуры согласно принципу Ле Шателье понижается. Эту закономер–ность часто используют для удаления растворенных га–зов из воды (например С02 ) кипячением. Иногда рас–творение газа сопровождается поглощением теплоты (например, растворение благородных газов в некото–рых органических растворителях). В этом случае повы–шение температуры увеличивает растворимость газа.

Газ не растворяется в жидкости беспредельно. При не–которой концентрации газа X устанавливается равно–весие:

При растворении газа в жидкости происходит значи–тельное уменьшение объема системы. Поэтому повы–шение давления согласно принципу Ле Шателье долж–но приводить к смещению равновесия вправо, т. е. к увеличению растворимости газа. Если газ малораст–ворим в данной жидкости и давление невелико, то растворимость газа пропорциональна его давлению. Эта зависимость выражается законом Генри (1803г.): количество газа, растворенного при данной тем–пературе в определенном объеме жидкости, при равновесии прямо пропорционально давлению газа.

Закон Генри может быть записан в следующей форме:

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, рас–творителя и температуры.

Закон Генри справедлив лишь для сравнительно раз–бавленных растворов, при невысоких давлениях и отсут–ствии химического взаимодействия между молекулами растворяемого газа и растворителем.

Закон Генри является частным случаем общего закона Дальтона. Если речь идет о растворении не одного газооб–разного вещества, а смеси газов, то растворимость каж–дого компонента подчиняется закону Дальтона: раство–римость 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! дан–ного компонента.

Под парциальным давлением компонента понимают долю давления компонента от общего давления газовой смеси:

Парциальное давление компонента рассчитывают по формуле

Изучая растворимость газов в жидкостях в присутст–вии электролитов, русский врач-физиолог И. М. Сече–нов (1829—1905) установил следующую закономерность (закон Сеченова): растворимость газов в жидкостях в присутствии электролитов понижается; происходит высаливание газов.

где pi – парциальное давление компонента Хi;

Робщ – общее давление газовой смеси;

х(Хi) – молярная доля i-ого компонента.

Изучая растворимость газов в жидкостях в присутствии электролитов, русский враччфизиолог И. М. Сеченов (1829—1905) установил следующую закономерность (закон Сеченова): растворимость газов в жидкостях в присутствии электролитов понижается; происходит высаливание газов.

По материалам www.nnre.ru

Законы Генри, Дальтона, Сеченова. Применение этих законов при лечении кессонной болезни, лечении в барокамере и исследовании электролитного состава крови

Количество газа, растворенного при данной температуре в определенном объеме жидкости, при равновесии прямо пропорциональны давлению газа.

С(Х) – концентрация газа в насыщенном растворе, моль \ л

Кг(Х) – константа Генри, зависит от природы, растворителя и температуры, моль \ л

Закон генри лежит в основе кессонной болезни (у водолазов). При погружении происходит увеличение давления, а следовательно и растворимости газа в крови. При быстром подъеме с больших глубин происходит мгновенное выделение пузырьков газа за счет резкого уменьшения растворимости из-за падения давления. Пузырьки закупоривают кровеносные сосуды, что приводит к тяжелому поражению тканей и даже гибели.

Растворимость каждого из компонентов газовой смеси при постоянной температуре пропорциональна парциальному давлению компонента над жидкостью и не зависит от общего давления смеси.

Pi – парциальное давление компонента Xi

Pобщ – общее давление газовой смеси

χ(Xi) – молярная доля i-того компонента

при лечении газовой гангрены и ряда других заболеваний, при которых накапливаются микробы в омертвевших тканях, больных помещают в барокамеры с повышенным давлением кислорода в воздухе. При этом улучшается снабжение тканей кислородом, сто дает хорошие результаты.

Растворимость газов в жидкостях в присутствии электролитов понижается, происходит высаливание газов

С(Х) – растворимость газа Х в присутствии электролита

С(Х) – растворимость газа Х в чистом растворителе

Сэ – концентрация электролита

Кс – константа Сеченова (зависит от природы газа, электролита, температуры)

В соответствии с законом Сеченова не только электролиты, но и белки, липиды и другие вещества, содержание которых в крови может меняться в известных пределах, оказывают существенное влияние на растворимость кислорода и углекислого газа в крови.

Коллигативные свойства разбавленных растворов. Давление пара над раствором, причины его уменьшения. Расчет давления пара над раствором (закон Рауля). Относительное понижение давления пара над раствором.

Некоторые свойства раствора зависят от теплового движения частиц, то есть определяются не природой компонентов, а количеством растворенных частиц. К ним относятся: понижение упругости пара растворителя над раствором, осмотическое давление, повышение температуры кипения, понижение температуры замерзания раствора.

1) давление пара над раствором.

Пар, находящийся в равновесии с жидкостью называют насыщенным. Давление такого пара называют давлением или упругостью насыщенного пара чистого растворителя. При данной температуре давление насыщенного чистого растворителя остается постоянным – ТД характеристика растворителя. При повышенной температуре давление насыщенного пара над растворителем повышается по принципу Ле-Шателье. Если в летучий растворитель (вода, спирт) внести нелетучее растворенное вещество (сахароза), то концентрация растворителя уменьшается, следовательно, уменьшается число частиц растворителя, переходящих в газовую фазу и давление пара растворителя падает.

Читайте также:  Лечебная гимнастика при спондилезе грудного отдела позвоночника

В 1886 году Рауль сформулировал закон:

Давление пара раствора, содержащего нелетучее растворенное вещество, прямо пропорционально молярной доле растворителя

Р – давление пара над раствором, Па

χ(Х1) – молярная доля растворителя Х1, которая равна:

n(X1) и n(X2) – количество растворителя и растворенного вещества

если χ(Х1) = 1 , то Кр = Р 0 (давление пара чистого растворителя) Р = Р 0 χ(Х1)

χ(Х1) = 1 — χ(Х2) Р = Р 0 χ(1 — χ(Х2))

Р 0 – давление пара над чистым растворителем, Па

Р – давление пара растворителя над раствором нелетучего вещества, Па

Р 0 – Р – абсолютное понижение давления пара над раствором, Па

(Р 0 – Р) \ Р 0 – относительное понижение давления пара над раствором, Па

Закон Рауля справедлив только для идеальных растворов, то есть растворов, образование которых не сопровождается химическим взаимодействием и изменением объема.

25. повышение температуры кипения растворов. Формулы расчета. Эбулиометрическая константа, эбулиометрический метод определения молярной массы растворенного вещества.

Дата добавления: 2015-04-19 ; просмотров: 12442 . Нарушение авторских прав

По материалам studopedia.info

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.

Дата добавления: 2016-01-16 ; просмотров: 4649 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

По материалам helpiks.org

Раствор– это находящаяся в состоянии равновесия гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов.

Раствор состоит из растворителяирастворенного вещества.Растворителем принято считать тот компонент системы, который при образовании раствора не изменяет своего агрегатного состояния или берется в большем количестве. Важнейшие биологические жидкости: кровь, лимфа, слюна, пот являются растворами солей, белков, липидов, углеводов и др. в воде. Биологические жидкости участвуют в транспорте питательных веществ, лекарственных препаратов, в выводе из организмаметаболитов– продуктов жизнедеятельности: углекислый газ, мочевина. Тело человека массой 70кг содержит 40кг воды: 25кг приходится на жидкость, находящуюся внутри клеток, а 15кг составляет внеклеточная жидкость. Особенно богаты водой интенсивно функционирующие органы:

Кора головного мозга – 83% жидкости;

Эти данные свидетельствуют о том, что вода является важным компонентом высокоорганизованных биохимических процессов.

Вода обладает особенной структурой, так как при образовании молекул воды происходит гибридизация атомных орбиталей кислорода по типу sp 3 . Молекула воды имеет тетраэдрическую структуру за счет гибридизации:

Электронная формула: О 1s 2 2s 2 2p 4

Графическая формула: Н Н (+)

В результате гибридизации в молекуле возникают два полюса: положительный и отрицательный, что обеспечивает высокую полярность молекулы воды, вода – хороший растворитель (соли, кислоты, щелочи). Молекулы воды находятся в ассоциированном состоянии, за счет возникающих водородных связей.

Рис.: Строение ассоциата воды

Высокая температура кипения воды (если судить по структуре молекулы, температура кипения должна быть 78 0 С) так же объясняется возникновением водородных связей. Вода обладает наибольшейдиэлектрической проницаемостью(80). Диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз ослабевает взаимодействие между ионами в воде по сравнению с вакуумом. Вода лучший растворитель, так как у нее высокая полярность и высокая диэлектрическая проницаемость. В связи с этим в воде достаточно глубоко идет процесс электролитической диссоциации.

Читайте также:  Беременность при менструации и анализ крови на беременность

Концентрация раствора. Способы ее выражения.

Концентрация раствора – это величина, показывающая отношение количества растворенного вещества к определенной массе или объему раствора или растворителя.

Массовая доля – ω– отношение массы растворенного вещества к массе раствора. (Эта единица измерения часто используется в фармации.)

Молярная концентрация– отношение количества растворенного вещества к объему раствора.

Растворы с молярной концентрацией готовят в специальной посуде для приготовления растворов точной концентрации – мерных колбах.

Моляльная концентрация– отношение количества растворенного вещества к массе растворителя.

Молярная концентрация эквивалента– отношение количества растворенного вещества эквивалента к объему раствора.

fэ – фактор эквивалентности– безразмерная величина – число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции.

z основность кислоты, кислотность основания, число электронов участвующих в окислительно-восстановительной реакции. Например, дляH2SO4z= 2.

Эквивалент – реальная или условная частица вещества, которая может присоединять, высвобождать или быть другим образом эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции.

Задача: Определите молярную концентрацию эквивалента при растворении 4,9 г серной кислоты в 200 мл раствора.

Молярная доля — ǽ (кси) — отношение количества данного компонента к сумме количеств всех компонентов раствора.

Объемная доля – φ (фи) – отношение объема растворенного вещества к объему раствора.

Титр раствора – Т отношение массы растворенного вещества к объему раствора.

Механизм и термодинамика процесса растворения.

Растворение – это физико-химический процесс. Это было доказано Д.И.Менделеевым в гидратной теории.

При растворении вещества происходит разрушение его структуры под действием молекул воды и распределение частиц растворяемого вещества между молекулами растворителя(воды) – это физический процесс. Процесс эндотермический.

Молекулы воды подходят к кристаллу поваренной соли. К ионам натрия отрицательным концом, к ионам хлора – положительным, и начинают оттягивать их к себе.

диполь воды

ион натрия

ион хлора

Одновременно происходит взаимодействие молекул растворителя с частицами растворяемого вещества – это химический процесс, так как в результате образуются гидраты(если растворитель – вода) илисольваты(если используется другой растворитель). Соответственно, процессы растворения называются:гидратацииилисольватации. Это экзотермические процессы.

Na + Cl —

Рис.: Гидратированные ионы натрия и хлора (гидраты).

При гидратации происходит изменение цвета раствора. Гидратированные ионы не взаимодействуют между собой из-за наличия гидратной оболочки.

1стадия: ∆Нразрушения кристал. решетки> 0, эндотермический процесс, 2стадия: ∆Нгидротации 0, а для газов ∆S 0 или ∆Н 0

для жидкостей: ∆Н 0 ненасыщенные растворы.

для газов: ∆Н 0 – пересыщенные растворы.

Пересыщенные растворы могут стоять без изменений так же долго, как и равновесные. Насыщенный раствор – раствор, содержащий при данной температуре максимальное количество вещества. Концентрация насыщенного раствора численно равна растворимости вещества.

Растворимость – показывает массу растворенного вещества (в граммах) в 100 г растворителя при определенной температуре (обычно 20-25 0 С). Растворимость веществ зависит от природы растворенного вещества, изменяется от температуры и давления (газов). Для повышения растворимости необходимо учитывать тепловой эффект процесса растворения. Если процесс эндотермический, то вещества лучше растворяются с повышением температуры, если экзотермический, то – с понижением температуры.

Для увеличения растворимости газов используют изменение давления. Эта зависимость была установлена Генри. Закон Генри: количество газа, растворенного при определенной температуре, прямо пропорционально давлению газа.

Закон Генри лежит в основе лечения кессонной болезни, в барокамере. Кессонная болезнь возникает у водолазов, летчиков, альпинистов – людей подвергающихся резким перепадам давления. При нырянии происходит резкое увеличение давления и кислород в большом количестве попадает в капилляры. При быстром поднятии на поверхность давление падает, кислород собирается в пузырьки и закупоривает капилляры. С течением времени у человека появляются характерные симптомы: тремор, шаткая походка в результате снижения поступления крови в мозг, смерть. Для лечения этого заболевания используют барокамеру, в которой люди дышат воздухом с повышенным содержанием кислорода под давлением. В результате улучшается кровообращение в капиллярах.

Еще один пример с шампанским. При открытии бутылки происходит резкое уменьшение давления, в результате чего растворенные газы собираются в пузырьки, и мы наблюдаем «пенный выстрел».

Закон Сеченова И.М.: растворимость газов в жидкости в присутствии электролита понижается, происходит как бы высаливание газа. (Высаливание – соль бросают в смесь воды и спирта, происходит разделение смеси, спирт всплывает.)

где, С(х) – растворимость газа в присутствии электролита;

С– растворимость газа в чистом растворителе;

е – основание натурального логарифма;

Сэл– концентрация электролита.

Существуют состояния, возникающие в результате большого потребления электролитов, витаминов, минеральной воды. В результате в организме накапливается много электролитов, которые способствуют снижению растворимости кислорода. У человека появляются вялость, слабость, повышенная утомляемость. Содержание белков, липидов и других молекул также влияет на растворимость газов в крови.

По материалам studfiles.net

Добавить комментарий