氣體溶解度英文解釋翻譯、氣體溶解度的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【機】 gas solubility

分詞翻譯：

氣體的英語翻譯：

gas
【化】 gas
【醫】 gas; pneuma-; pneumato-

溶解度的英語翻譯：

solubility
【化】 solubility
【醫】 solubility

專業解析

氣體溶解度（Gas Solubility）是指在一定溫度和壓力條件下，某氣體在單位體積溶劑（通常是液體）中能夠溶解并達到飽和狀态時的最大量。它是描述氣體在液體中溶解能力的重要物理化學參數。

一、術語定義與核心概念

漢英對照定義：
- 氣體 (Gas)：指處于氣态的物質，分子間距大，運動自由。
- 溶解度 (Solubility)：在特定條件（溫度、壓力）下，溶質在溶劑中形成飽和溶液時的濃度。對于氣體，常用摩爾分數 (mole fraction)、體積分數、質量濃度（如 g/L, mg/L）或亨利常數 (Henry's constant) 的倒數來表示。
- 氣體溶解度 (Gas Solubility)：特定溫度、壓力下，氣體在液體溶劑中溶解達到平衡時的最大量。國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）将其定義為“在平衡狀态下溶解在給定體積溶劑中的氣體量”。
飽和狀态：當氣體溶解速率與逸出速率相等時，溶液達到動态平衡，此時溶解的氣體量即為該條件下的溶解度。

二、影響氣體溶解度的關鍵因素

氣體本性：不同氣體在相同溶劑中的溶解度差異顯著。遵循“相似相溶”原則，極性氣體（如 NH₃, SO₂）在水中的溶解度通常遠大于非極性氣體（如 O₂, N₂, H₂）。氣體分子與溶劑分子間的相互作用力強弱是決定性因素。
溶劑性質：溶劑極性對溶解度有重要影響。水是常見極性溶劑，非極性氣體在非極性或弱極性有機溶劑（如苯、四氯化碳）中的溶解度通常高于在水中的溶解度。
溫度：對于絕大多數氣體，溶解度隨溫度升高而降低。這是因為溫度升高增加了氣體分子的動能，使其更容易克服溶劑分子的吸引力而逸出。該關系可用範特霍夫方程或經驗公式描述。少數例外（如氫、氦在某些金屬中的溶解）存在溶解吸熱過程。
壓力：氣體溶解度隨該氣體分壓的增大而增大，遵循亨利定律 (Henry's Law)： $$ C = k_H cdot P $$ 其中：
- $C$ 是氣體在溶液中的濃度（常用 mol/L 或 mol/kg）。
- $P$ 是該氣體在氣相中的分壓（常用 atm 或 bar）。
- $k_H$ 是亨利常數，其值取決于氣體、溶劑和溫度。$k_H$ 越大，表示氣體溶解度越小。
鹽效應：溶液中存在電解質（鹽類）通常會降低氣體的溶解度（鹽析效應），因為離子會争奪水分子，降低氣體分子的溶劑化程度。

三、氣體溶解度的意義與應用

氣體溶解度是理解許多自然現象和工業過程的基礎：

生物呼吸：氧氣和二氧化碳在水（血液）中的溶解度對水生生物呼吸和人體氣體交換至關重要。
環境科學：二氧化碳在海水中的溶解度影響海洋酸化；氧氣溶解度是評估水體自淨能力和水生生物生存的關鍵指标。
化學工業：在合成氨、碳酸飲料生産、氣體分離（如吸收法脫硫）、發酵等過程中，精确控制氣體溶解度是工藝核心。
地質與能源：天然氣（尤其是甲烷）在石油和水中的溶解度影響油氣藏的形成與開采。
醫學：麻醉氣體在血液和組織中的溶解度決定了其麻醉效能和誘導/蘇醒速度。

權威參考來源：

IUPAC Gold Book (國際純粹與應用化學聯合會金皮書)：提供“溶解度”和“亨利定律”的标準定義。https://goldbook.iupac.org/ (訪問日期：2025年7月31日)
National Institute of Standards and Technology (NIST, 美國國家标準與技術研究院)：其化學數據庫（如 NIST Chemistry WebBook）提供大量氣體在不同溶劑中的溶解度實驗數據和亨利常數。https://webbook.nist.gov/chemistry/ (訪問日期：2025年7月31日)
《物理化學》教材 (如 Atkins, Levine 等經典著作)：系統闡述氣體溶解度的理論基礎、影響因素（溫度、壓力）和亨利定律的推導與應用。
《環境化學》或《水化學》專著：詳細讨論氧氣、二氧化碳等關鍵氣體在水體中的溶解度及其環境意義。

網絡擴展解釋

氣體溶解度是指在一定溫度和壓力下，氣體在液體溶劑中溶解達到平衡時的最大溶解量。它是描述氣體與溶劑相互作用的重要物理量，受多種因素影響，以下是詳細解釋：

1. 定義與表示方式

基本定義：氣體溶解度通常用單位體積溶劑中溶解的氣體體積（如升/升）、質量（如克/升）或物質的量（如摩爾/升）表示。例如，氧氣在20℃水中的溶解度約為9.1 mg/L。
飽和狀态：當溶解速率與逸出速率相等時，溶液達到動态平衡，此時溶解度為該條件下的最大值。

2. 影響因素

溫度

規律：溫度升高，氣體溶解度降低（如碳酸飲料開瓶後加熱會更快釋放CO₂）。這是因為氣體分子動能增加，更易逃逸到氣相。
公式支持：亨利定律常數（(k_H)）隨溫度升高而減小，溶解度 (C = k_H cdot P) 相應降低（(P)為氣體分壓）。

壓力

亨利定律：溶解度與氣體分壓成正比，公式為： $$ C = k_H cdot P $$ 其中，(C)是氣體濃度，(k_H)是亨利常數，(P)是氣體分壓。例如，汽水罐裝時加壓使CO₂溶解度增大。

氣體與溶劑性質

極性匹配：極性氣體（如NH₃）易溶于極性溶劑（如水）；非極性氣體（如O₂、N₂）溶解度較低。
氣體分子量：分子量大的氣體（如CO₂）通常比輕氣體（如H₂）溶解度更高。

3. 實際應用

水生生物生存：水體中溶解氧是魚類呼吸的關鍵，溫度升高或污染會降低氧氣溶解度，威脅生态系統。
工業過程：如合成氨工業中，需高壓條件提高氮氣和氫氣在催化劑表面的溶解度。
醫學領域：高壓氧艙通過增加氧氣分壓，提升血液中溶解氧濃度，用于治療一氧化碳中毒。

4. 常見誤區

“所有氣體溶解度均隨溫度升高而降低”：大部分氣體符合此規律，但少數氣體（如氦氣在部分有機溶劑中）可能表現相反趨勢。
“壓力隻影響溶解度數值，不影響溶解速率”：實際上，高壓可加速氣體溶解，但平衡濃度仍由亨利定律決定。

通過以上分析可以看出，氣體溶解度是熱力學與動力學共同作用的結果，其研究對化學、環境科學和工程領域具有重要意義。