Rozpuszczalność O2 i CO2 - film z polskimi napisami

Zróbmy mały eksperyment. Powiedzmy, że mam tu trochę tlenu, wiemy, że tlen stanowi około 21% atmosfery. Biorę szklankę wody, taką jak ta i zostawiam ją na blacie. Panuje tutaj temperatura pokojowa - około 25 stopni Celsjusza. Chciałbym wiedzieć ile tlenu przejdzie do warstwy powierzchniowej wody w naszej szklance? Jakie jest stężenie tlenu w warstwie powierzchniowej wody? Zacznijmy od tego, że wokoło jest 21% tlenu, to są cząsteczki tlenu. Jest go tylko 21%, czyli mniejszość. Dlatego narysuję też inne cząsteczki, jest wśród nich na przykład azot, ale też inne. Ja jestem skupiony na niebieskich kropkach, które oznaczają tlen. Odstawię moją szklankę na jakiś czas, a później przyjdę sprawdzić co się zmieniło - trochę tlenu weszło do warstwy powierzchniowej wody. Gdybym to zmierzył, okazałoby się, że stężenie - "C" to w tym momencie 0,27 milimoli na litr. Jest to coś, co musiałbym zmierzyć, prawda? Musiałbym zmierzyć stężenie tlenu w tym miejscu. Poznaliśmy już prawo Henry'ego i znamy ciśnienie parcjalne, więc możemy przekształcić wzór żeby wyglądał w ten sposób. Na tym właśnie polega prawo Henry'ego. Skoro znam ciśnienie i stężenie to jestem w stanie samodzielnie obliczyć stałą. Mogę ją wyprowadzić w pożądanej jednostce. Zapiszę ją tutaj. 769 litrów razy atmosfera na mol. Jest to coś, co właśnie obliczyłem. Wziąłem dwie liczby i podzieliłem je przez siebie. To są moje obliczenia dotyczące tlenu. Jak na razie wygląda to całkiem dobrze, prawda? A teraz podejmijmy wyzwanie. Zróbmy to jeszcze raz, ale tym razem załóżmy, że mamy do czynienia z atmosferą, w której 21% stanowi dwutlenek węgla. To znacznie, znacznie więcej niż jest go w rzeczywistości, ale wyobraźmy sobie, że mogłoby tak być, że znalazłem sposób na zwiększenie ilości dwutlenku węgla. Robimy dokładnie to samo, co poprzednio. Biorę szklankę wody i odstawiam ją w temperaturze pokojowej, 25 stopni Celsjusza. Ile dwutlenku węgla przejdzie do mojej szklanki? Tutaj mamy dwutlenek węgla i z czasem coraz więcej cząsteczek osiądzie w tym miejscu. Oczywiście w atmosferze nie zmniejszy się ilość cząsteczek CO2, zostaną one uzupełnione, ale CO2 będzie się osadzał w warstwie powierzchniowej wody. Wygląda to już zdecydowanie inaczej w porównaniu do tego, co działo się po drugiej stronie. Tam była tylko niewielka ilość tlenu, a tutaj, dwutlenku węgla jest całe mnóstwo. Nie chcę żeby wyglądało to nierównomiernie. Poprzednio wspomniałem, że mamy tu również azot, w tym przypadku też tak jest - ilość azotu znacznie przewyższa CO2. Jest tu około 79% azotu i tylko 21% CO2. Wygląda to mniej więcej tak. Ale mamy znacznie więcej CO2 w tym miejscu. Po wykonaniu obliczeń okazałoby się, że stężenie CO2 jest dość wysokie. Wyniosłoby 7,24 milimoli na litr. Przypominam, że są to przypuszczenia, robimy eksperyment To jest wartość, którą otrzymalibyśmy, gdybym naprawdę zrobił eksperyment. Zatem, jest to znacznie większa wartość od tej, którą mamy tutaj. Po stronie tlenu wartość jest bardzo niska, nie robi wrażenia. Natomiast po stronie dwutlenku węgla jest ona znacznie wyższa. Jest to trochę dziwne, może się wydawać zabawne, bo przecież ciśnienia parcjalne są takie same. Dokładnie takie same. Nie ma żadnej różnicy w ciśnieniach parcjalnych, a mimo to, stężenia są inne. Więc jeśli zostawimy tą sama wartość P, to jedynym sposobem na uzyskanie innego stężenia jest inna wartość stałej. Przejdźmy dalej i dowiedzmy się jaką mamy stałą. Jak myślisz, stała po tej stronie będzie wyższa czy niższa? Spróbujmy razem do tego dojść. Kh po tej stronie będzie niższa, będzie niższa. Wyniesie 29 (l x atm) : mol Znacznie niższa. Nie chcę Cię zbytnio rozpraszać przez tą jednostkę, ona nie jest w tym momencie specjalnie istotna. To tylko jednostka, możemy ją sobie zmienić tak jak chcemy. Tak naprawdę to ta część, sama ta liczba jest po stronie CO2 niższa. Wróćmy do prawa Henry'ego. Według prawa Henry'ego ciśnienie parcjalne - ta liczba - mówi o tym, co będzie przechodziło do wody, a Kh o tym, co opuszcza wodę. W tym przypadku, "to, co wchodzi" jest równe z obydwu stron, więc różnica leży w tym, co "wychodzi". Po pierwszej stronie naszego eksperymentu dużo tlenu opuszcza wodę. Tlen nie lubi być w wodzie, z łatwością ją opuszcza. Nie widzieliśmy tego, ale cząsteczki tlenu cały czas opuszczały wodę. Natomiast po stronie dwutlenku węgla tylko niewielka jego część "wychodziła" z wody. Dwutlenek węgla czuje się w wodzie bardzo dobrze. Można przedstawić to w formie równania chemicznego, pewnie je pamiętasz. Jest równanie, w którym CO2 reaguje z wodą formując H2CO3. Przyjrzyj się temu, CO2 łączy się z wodą, nie chce się od niej oddalać. W wodzie jest mu całkiem wygodnie. W momencie, kiedy dwutlenek węgla znajdzie się w wodzie dzieje się coś takiego. Łączy się on z wodą, po czym powstają wodorowęglan i proton. Czuje się on w wodzie bardzo dobrze, dlatego nie chce jej opuszczać. Pójdę o krok dalej i porównam ze sobą te dwa. 769 podzielone przez 29 równa się około 26. Oznacza to, że dwutlenek węgla jest 26 razy bardziej rozpuszczalny w wodzie niż tlen. Zapiszę to w nawiasie. Żeby nie było żadnych wątpliwości, dotyczy to temperatury 25 stopni Celsjusza i wody. Ok, czyli tak dzieje się przy 25 stopniach Celsjusza, a jak jest w temperaturze ciała? Co dzieje się w organizmie? Co dzieje się w naszych płucach? W naszych płucach mamy 37 stopni Celsjusza, a zamiast wody, nie powinienem tu pisać "H2O", jest krew, która nieco się różni od wody. Jej konsystencja jest inny. Wartość Kh jest zależna od temperatury, będzie się zmieniać, kiedy podniesiemy temperaturę. Zatem przy tej nowej temperaturze dwutlenek węgla jest około 22 razy bardziej rozpuszczalny niż tlen. Nadal robi to wrażenie. Czasami podaje się, że nawet 24 razy, zależnie od źródła. To spora różnica. I chciałem tutaj pokazać, że wracamy do obserwacji tego, co wchodzi i tego, co wychodzi. A różnica netto wyjaśnia nam tak dużą różnicę w stężeniach dwutlenku węgla i tlenu.