Разтворимост на O2 и СО2

Ще направя малък експеримент. Да кажем, че тук имам кислород О2, и знаем, че кислородът е около 21% от атмосферата. Решавам да взема една обикновена чаша вода, която оставям на плота. И да кажем, че тук е стайна температура, около 25 градуса по Целзий. Искам да знам колко кислород ще навлезе в тази чаша на повърхностния слой. Да кажем, че искам да измеря концентрацията на кислорода (в mmol/L) в този повърхностен слой вода. Знаеш, че имаме 21%, така че, разбира се, има молекули кислород тук, макар да не са мнозинството. Трябва да начертаем и други молекули. Това може да е азот или друго вещество. Но се фокусирам върху сините точки, понеже сините точки са кислород. И оставям това да стои така. Може би се връщам и проверявам, и малко кислород е навлязъл в повърхностния слой вода. Ако го измеря, мога да кажа, че концентрацията С на това ниво е 0,27 милимола на литър. И тази стойност е просто нещо, което ще трябва да измеря. Ще измеря концентрацията тук и това е количеството на кислорода. Учихме за закона на Хенри и мога да си помисля, че сега знам парциалното налягане. Мога да преобразувам формулата, за да изглежда ето така. Мога да кажа, че законът на Хенри е нещо такова. Ако знам налягането, и ако знам концентрацията, трябва да мога самостоятелно да намеря константата. Мога да я намеря и да я дам в единиците, в които искам. Ще запиша единиците на Кh тук долу. Мога да кажа 769 литра по атмосфери върху молове. И това е нещо, което току-що изчислих. Просто взех двете числа и ги разделих. Това е изчислението ми за кислорода. Дотук добре. Но сега решавам да се предизвикам и да кажа, нека го направим отново. Но вместо с кислород ще създам среда, в която има 21% въглероден диоксид (СО2), което е много повече от въглеродния диоксид, който всъщност имаме. Но си представи, че мога да направя това. Мога да намеря начин да събера въглеродния диоксид и да направя същото нещо. Взимам чаша вода и я държа при стайна температура, 25 градуса по Целзий. Искам да определя колко въглероден диоксид влиза в чашата ми. Имам въглероден диоксид тук отвън. И с времето все повече молекули се настаняват вътре. И, разбира се, на атмосферата няма да ѝ свършат молекулите въглероден диоксид. Те ще продължат да бъдат заменяни. Но продължават да се установяват в този повърхностен слой на водата ми. Ще изглежда много по-различно от това, което се случваше от другата страна. Имахме само малко кислород, но сега имаме много въглероден диоксид. Не искам да го направя несправедливо. Преди споменах, че имаме азот – нека го нарисувам – който драстично надвишава броя на въглеродния диоксид. Понеже имаме около 79% азот и само 21% въглероден диоксид. Ще изглежда ето така. Но има много въглероден диоксид. Ако изчисля концентрацията от тази страна, тя ще е доста висока. Ще бъде 7,24 милимола на литър. И, отново, приемам, че правя експеримент. Това е стойността, която ще намеря, ако направя експеримента. То е много по-голямо число от това ето тук. От страната на кислорода числото беше доста малко, не много удивително. И от страната на въглеродния диоксид е много по-голямо. Това е забавно. Може да ти се стори забавно. Но, виж, тези парциални налягания са едни и същи. Те са точно еднакви. Няма разлика в парциалното налягане. И все пак концентрациите са различни. Ако оставиш Р същото, единственият начин да има различни концентрации е да имаш различна константа. Нека премина нататък и да открия каква е константата. Каква мислиш ще е константата от тази страна, по-висока или по-ниска? Да видим дали можем да разберем. Кh от тази страна ще е по-ниска. Ще е по-ниска. Тя е 29 литра по атмосфери, делено на молове. Много по-ниско число. И не искам тази част да те обърква. Тя няма значение за това, за което говорим. Това са просто мерните единици и можем да ги променим на каквото си искаме. Но тази част – фактът, че числото от страната на въглеродния диоксид е по-ниско... Нека да си спомним закона на Хенри. Законът на Хенри ни казва, че парциалното налягане, тази стойност, ни казва какво ще влиза във водата, а Кh ти казва какво ще излиза от водата. И ако това, което влиза от двете страни е еквивалентно, разликата ще е в това, което излиза. И от тази страна, първата страна на експеримента ни, имахме много кислород, излизащ от водата. Той не искаше да е във водата. Лесно излизаше. И не видя това, но той постоянно излизаше. А от страната на въглеродния диоксид той излизаше много малко. На въглеродния диоксид му беше много удобно във водата. За да видим това като химична формула, може да си припомниш това. Помни, има формула, при която СО2 се свързва с вода и образува Н2СО3. Помисли за това. Ако се свързва с водата, няма да иска да напусне. Доста му е удобно във водата. И веднага щом въглеродният диоксид влезе във водата, прави нещо такова. Прикрепя се към водата. Превръща се в бикарбонат и протони. И му е много удобно да е във водата, и затова не я напуска. Мога да отведа това една стъпка по-надалеч и да сравня тези двете. Мога да кажа, че 769 делено на 29 е равно на около 26. Това е друг начин да кажем, че въглеродният диоксид е 26 пъти по-разтворим от кислорода. Ще поставя това в скоби – от кислорода. И трябва добре да поясня. Това е при 25 градуса по Целзий и във вода. Може да си мислиш – добре, това е при 25 градуса по Целзий. Ами при телесна температура? Какво се случва в телата ни? Какво се случва в белите ни дробове? В белите ни дробове имаме 37 градуса по Целзий. Вместо вода – не трябва да пиша вода – вместо вода, имаме кръв, която е малко по-различна от водата. Консистенцията е различна. И тези стойности на константата зависят от температурата. Те ще се променят с увеличаване на температурата. При тази нова температура се оказва, че въглеродният диоксид е около 22 пъти по-разтворим от кислорода. Това пак е доста впечатляващо. Понякога може дори да го видиш като 24, в зависимост какви стойности срещнеш. Но това е впечатляваща разлика. И исках да стигна до факта, че това се опира на представата какво влиза и какво излиза. Сумарната разлика е причината да се окажеш с огромна разлика в концентрациите на въглеродния диоксид и кислорода.