<<
>>

Парциальные давления газов в жидкости

Почти во всех жидкостях может содержаться некоторое количе­ство физически растворенных газов. Содержание растворенного газа в жидкости зависит от его парциального давления. Если жидкость привести в состояние термодинамического равновесия с находя­щимся над ней газом (для этого необходимо, чтобы площадь сопри­косновения и время контакта обеих фаз были достаточно велики), то в жидкости создастся напряжение газа, равное его парциальному давлению над жидкостью. Содержание газа в жидкости в физически растворенном виде зависит от его напряжения (Р) и коэффициента растворимости Бунзена (а), отражающего способность газа погло­щаться данной жидкостью.

Коэффициент Бунзена - это объем газа (в мл), физически растворяющегося в одном миллилитре жидкости при напряжении газа, равном 1 атм. (1 атм. = 760 мм рт. ст.). Зави­симость содержания физически растворенного газа в жидкости от его напряжения и коэффициента растворимости описывается зако­ном Генри-Дальтона. Величина коэффициента Бунзена зависит от природы растворенного газа, свойств растворителя и температуры. Используя закон Генри-Дальтона можно вычислить содержание физически растворенного газа в жидкости, исходя из его напряже­ния и величины а. Так, в артериальной крови (при рО2 = 95 мм рт. ст. и рСО2 = 40 мм рт. ст.) содержание физически растворенного О2 составляет 0,003 мл О2 на 1 мл крови, а СО2 - 0,026 мл СО2 на 1 мл крови. Несмотря на то что напряжение СО2 ниже, чем напряжение О2, количество физически растворенного СО2 в 9 раз больше. Это объясняется гораздо более высоким коэффициентом растворимости СО2.

Хотя содержание в крови О2 и СО2 в физически растворенном состоянии относительно невелико, это состояние играет огромную роль в жизнедеятельности организма. Для того чтобы связаться с теми или иными веществами, дыхательные газы сначала должны быть доставлены к ним в растворенном виде. Таким образом, при диффузии в ткани или кровь каждая молекула О2 или СО2 опреде­ленное время пребывает в состоянии физического растворения. Большая часть кислорода переносится кровью в виде химического соединения с гемоглобином. Для того чтобы понять, какое наиболь­шее количество 02 может быть связано гемоглобином, следует пом­нить, что молекула последнего состоит из четырех субъединиц. Сле­довательно, реакцию оксигенации можно записать следующим обра­зом: Нb + 402 Hb (О2) 4

Из этой реакции вытекает, что 1 моль гемоглобина может свя­зать до 4 молей О2. Поскольку объем одного моля идеального газа составляет 22,4 л, то 64500 г гемоглобина связывает 4 • 22,4 л = = 89,6 л О2, а 1 г гемоглобина - 1,39 мл О2. При анализе газового со­става крови получают несколько меньшую величину (1,34-1,36 мл О2 на 1 г Нb). Это обусловлено тем, что небольшая часть гемоглоби­на находится в неактивном виде. Таким образом, можно считать, что in vivo 1,0 г Нb связывает 1,34-1,36 мл О2 (так называемое число Хюфнера). Выше этого значения кислород только физически рас­творяется, т.е. линейное повышение рО2 приведет лишь к незначи­тельному увеличению его содержания. При нормальном парциаль­ном давлении количество О2, растворенного в крови, незначительно, около 3 мл/л. Исходя из числа Хюфнера, зная содержание гемогло­бина, можно вычислить кислородную емкость крови:

О2 = 1,34 мл О2 / на 1 г Нb / на 1 л крови = 0,20 л О2 на 1 л крови.

Однако такое содержание кислорода в крови может достигаться лишь в том случае, если кровь контактирует с газовой смесью с вы­соким содержанием кислорода (р О2 > 300 мм рт. ст.); при этом рав­новесие в реакции значительно сдвинуто вправо. В естественных условиях эта реакция протекает при меньшем значении рО2, поэтому гемоглобин оксигенируется неполностью. Например, у пациента с уровнем НЬ 140 г/л химически может быть связано 14 г% • 1,36 мл О2/г Нb = 19 мл О2/ 100 мл.

Реакция, отражающая соединение кислорода с гемоглобином, подчиняется закону действующих масс. Это означает, что отношение между количеством гемоглобина и оксигемоглобина зависит от содержания физически растворенного О2 в крови, последнее же, со­гласно закону Генри-Дальтона, пропорционально напряжению О2. Процентное отношение оксигемоглобина к общему содержанию ге­моглобина называется насыщением (saturation, S) гемоглобина ки­слородом (S 02):

где Нb О2 обозначает оксигемоглобин. Если гемоглобин полностью дезоксигенирован, то S О2 = 0. Если же весь гемоглобин превратил­ся в оксигемоглобин, то S О2 = 100%.

Таким образом, насыщение крови кислородом показывает, какая часть НЬ действительно связана с кислородом. Учитывая, что насы­щение зависит от парциального давления О2, то в случае нормально­го раО2 (100 мм рт. ст.) сатурация артериальной крови достигает 97%. Стопроцентное насыщение крови невозможно, так как не­большое количество НЬ не принимает участия в легочном газообме­не из-за внутрилегочного шунтирования крови. Этот укороченный круг циркуляции крови уменьшает сатурацию приблизительно на 3% (табл. 1.5).

Таблица 1.5. Нормальные значения показателей содержания газов

крови

Параметры Артериальная кровь Смешанная венозная кровь
раО2 70-105 мм рт. ст. 35-40 мм рт. ст
раСО2 35-45 мм рт. ст. 40-50 мм рт. ст.
SО2 95-98 % 70-75%

РаО2 с возрастом прогрессивно уменьшается. Как отражение общей закономерности используется формула раО2 (мм рт. ст.) = 100 - (возраст: 2). Острое снижение раО2 до 60 мм рт. ст. требует лечения, а при хронической гипоксии могут переноситься и более низкие показатели.

<< | >>
Источник: Белебезьев Г.И., Козяр В.В.. Физиология и патофизиология искусственной вентиляции легких. Часть I. 2003

Еще по теме Парциальные давления газов в жидкости:

  1. Измерение давления спинномозговой жидкости
  2. Входные отверстия (порты ввода) для медицинских газов и регуляторы давления
  3. ПАРЦИАЛЬНАЯ («КРАСНОКЛЕТОЧНАЯ») ГИПОПЛАЗИЯ КОСТНОГО МОЗГА. ЭРИТРОБЛАСТОФТИЗ
  4. Парциальная вентрикулотомия ЛЖ
  5. Парциальные эпилептические припадки при очагах в первичных и вторичных цитоархитектонических полях ГМ
  6. 23.АРТЕРИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ (Н.С. КОРОТКОВ). АРТЕРИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ В НОРМЕ И ПРИ ПАТОЛОГИИ. ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
  7. Напряжение газов в альвеолах, артериальной и венозной крови
  8. Диффузия газов в легких
  9. ВЕНОЗНАЯ ВОЗДУШНАЯ ИЛИ ГАЗОВАЯ ЭМБОЛИЯ
  10. Смеситель газов
  11. Очистка газов от аэрозолей