气体在液体中的溶解度及脂水溶比
气体与液体接触(直接接触或隔着半透膜),可借分子运动进入液体,以单分子均匀地分散在液体分子间,直至平衡。此即气体溶解于液体的过程。
在一定温度下,溶质在溶剂中达到饱和时的溶液浓度,称为溶解度。溶解度可用多种方式表示。气体溶解度的常用表示方式是溶解系数:一定温度下,1个ATA的一种气体,能溶于1 ml某种液体中的ml数(经过标准化)。气体对液体的溶解系数,亦即液体对气体的吸收系数。
不同气体对同一种液体有不同的溶解度; 同一气体在不同液体中的溶解度不相同。且在不同温度下,同一气体在同一液体中的溶解度也不同(见表)。
气体压强和溶剂种类对溶解度的影响,在潜水医学中尤为重要。在一定温度和平衡条件下,气体在液体里的溶解度与该气体的平衡分压成正比。混合气体中各组分气体同时溶入一种液体时,每一组分气体的溶解度与各自的分压成正比,与混合气的总压无关(Henry定律)。例如:空气中的氮分压是760×79%=600 mmHg。在37℃时氮在水中的溶解系数是0.013。因此,在1ATA空气中,1ml水中氮的溶解量是0.013×600/760=0.01027(ml)。如果在5ATA空气中,1ml水中氮的溶解量是0.01027×5=0.05135(ml)。
溶解于液体内的气体分子从液体中向外释出的力称为气体张力。气体张力的大小,以与液体处于动态平衡的气体分压表示。因此,有时气体张力也可径称气体分压。有两种几乎不相互溶的溶剂相互接触的液层中,加入一种在该两种溶剂中均能溶解的溶质,则该溶质便分布于该两种溶剂中。达到平衡后,如温度和压力不变,溶质不与溶剂起作用,或虽起作用而极少电离,溶质在该两种溶剂中的浓度比等于或接近于一个定值,此定值约等于该溶质在两种溶剂中的溶解度之比,称为溶比或分配系数。某一气体在脂类和水中的溶解系数之比,称为该气体的脂水溶比。不同气体的脂水溶比不相同。例如: 氦的脂水溶比小于氮(见表)。
气体的溶解系数和脂水溶比
气体名称 | 在水中的溶解系数 | 在油中的溶解系数 37℃ | 脂水溶比 |
0℃ | 37℃ |
氢 氦 氮 氧 氩 二氧化碳 氪 氙 氡 | 0.0214 0.0093 0.0239 0.049 0.056 1.713 | 0.0166 0.0085 0.013 0.024 0.026 0.560 0.045 0.085 0.150 | 0.045 0.015 0.067 0.120 0.140 0.876 0.43 1.700 19.00 | 2.7 1.8 5.2 5.0 5.4 1.6 9.6 20.0 126.6 |