气体在水中的溶解度和温度的关系 气体在水中的溶解度与什么有关? 气体在水中的溶解

气体在水中的溶解度受多种影响影响，主要可分为内因（气体和溶剂本身的性质）和外因（温度、压强等环境条件）。下面内容是具体分析：

一、内因：气体与溶剂的性质

• 分子极性
  极性分子气体（如NH?、HCl）更易溶于极性溶剂（如水），而非极性分子气体（如H?、O?、N?）则溶解度较低。例如：

  • 氨气（NH?）：极性分子，与水形成氢键，在20℃时1升水可溶解702L，溶解度极高；
  • 氢气（H?）：非极性分子，20℃时1升水仅溶解0.01819L。

• 氢键与水合影响
  能与水形成氢键或发生水合影响的气体（如HF、NH?）溶解度显著增大。例如，NH?分子通过氢键与水结合，形成NH?·H?O络合物。

• 化学反应
  若气体与水发生化学反应（如CO?生成H?CO?，Cl?水解生成HClO），其溶解度会大幅进步。例如：

  • SO?：与水反应生成H?SO?，溶解度较高；
  • Cl?：部分水解为HCl和HClO，溶解度高于非反应性气体。

二、外因：温度与压强

• 温度
  温度升高，气体溶解度降低。这是由于温度升高时：

  • 气体分子动能增大，更易从水中逸出；
  • 水的热运动增强，分子间影响力减弱，减少对气体的束缚。
    例如，氧气在0℃时的溶解度为0.049体积，而温度升至20℃时降至0.031体积。

• 压强
  压强增大，气体溶解度显著进步，符合亨利定律：溶解度与气体分压成正比。例如：

  • 在20℃时，氢气分压从1 atm升至2 atm，其溶解度从0.01819 L/L水增至0.03638 L/L水；
  • 深海高压环境下，氮气溶解度大幅增加，可能引发潜水员“减压病”。

三、其他影响影响

• 溶液中其他溶质
  若溶液中已存在其他溶质（如盐类），可能通过盐析效应降低气体溶解度。例如，海水中的盐分会使氧气溶解度略低于淡水。

• 熵变效应
  气体溶解经过通常伴随熵减（分子有序性增加），需通过放热（焓减）补偿才能自发进行。因此，溶解焓较大的气体（如NH?）更易溶于水。

四、学说支持：亨利定律

亨利定律定量描述了气体溶解度与分压的关系：C = k·P（C为溶解度，k为亨利常数，P为气体分压）。该定律适用于下面内容条件：

• 低压（<5×10? Pa）；
• 气体不与溶剂发生化学反应。

五、实例分析

气体溶解度是内因与外因共同影响的结局：

• 内因主导溶解能力的上限，如NH?因分子特性天生易溶；
• 外因调控实际溶解量，如深海高压使氮气溶解度骤增。
  领会这些规律对工业气体吸收、环境科学（如水体溶氧量调控）及生物医学（如呼吸气体交换）具有重要意义。