Углекислый газ превращается в кислород. Марсоход НАСА и его уникальные возможности

Как превратить СО2 в кислород на Марсе? Кислород – громоздкая полезная нагрузка в любом космическом полете. Он занимает много места, и очень маловероятно, что астронавты смогут доставить его на Марс в достаточном количестве, чтобы люди могли там дышать, не говоря уже о том, чтобы заправить космические корабли для долгого путешествия домой.

Perseverance оснащенный набором высокотехнологичных инструментов, 23 камерами, двумя микрофонами, лазером для испарения породы и специальной роторной ударной дрелью для сбора образцов. На иллюстрации художника изображены марсоход NASA Perseverance и вертолет Ingenuity на Марсе. NASA / JPL-Caltech.

Многие инструменты для Perseverance разработаны как экспериментальные шаги к исследованию Красной планеты человеком. На его борту находится множество передовых технологий, включая видеооборудование высокой четкости и первый межпланетный вертолет.

Космический корабль, запущеный к Марсу 30 июля с мыса Канаверал, штат Флорида ракетой United Launch Alliance Atlas V после 204-дневного путешествия, приземлится в кратере Джезеро на Марсе 18 февраля 2021 года, куда доставит марсоход NASA Perseverance.

Уже скоро высокотехнологичное устройство марсохода будет вытягивать кислород из тонкой, богатой углекислым газом атмосферы Марса. MOXIE – сокращение от Mars OXygen In-situ Resource Utilization Experiment – будет генерировать небольшое количество кислорода из диоксида углерода в процессе электролиза.

Perseverance (Настойчивость) – это улучшенная версия Curiosity – быстрее и умнее, он способен автономно перемещаться на 200 метров (650 футов) в день. Он размером с небольшой внедорожник и весит метрическую тонну. Perseverance оснащен набором высокотехнологичных инструментов, 23 камерами, двумя микрофонами, лазером для испарения породы и специальной роторной ударной дрелью для сбора образцов. Он имеет двухметровую роботизированную руку и питается от небольшой ядерной батареи.

Ресурсы по теме

Газообмен между альвеолярным пространством и капиллярами

Для перемещения кислорода из окружающего воздуха в кровь, протекающую через легкие, принципиально важное значение имеют три процесса: вентиляция, диффузия и перфузия.

• Вентиляция — это процесс, посредством которого воздух перемещается в легкие и выводится из них.
• Диффузия — это спонтанное перемещение газов без использования какой-либо энергии или усилий организма, между альвеолами и капиллярами в легких.
• Перфузия — это процесс, посредством которого сердечно-сосудистая система качает кровь через легкие.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Просмотреть профессиональную версию

Способы получения и собирания кислорода в лаборатории

Лабораторные способы получения кислорода весьма разнообразны. Существует много веществ, из которых можно получить кислород. Рассмотрим наиболее распространенные способы.

1) Разложение оксида ртути (II)

Одним из способов получения кислорода в лаборатории, является его получение по описанной выше реакции разложения оксида ртути (II). Ввиду высокой токсичности соединений ртути и паров самой ртути, данный способ используется крайне редко.

2) Разложение перманганата калия

Перманганат калия (в быту мы называем его марганцовкой) – кристаллическое вещество темно-фиолетового цвета. При нагревании перманганата калия выделяется кислород. В пробирку насыплем немного порошка перманганата калия и закрепим ее горизонтально в лапке штатива. Недалеко от отверстия пробирки поместим кусочек ваты. Закроем пробирку пробкой, в которую вставлена газоотводная трубка, конец которой опустим в сосуд- приемник. Газоотводная трубка должна доходить до дна сосуда-приемника. Ватка, находящаяся около отверстия пробирки нужна, чтобы предотвратить попадание частиц перманганата калия в сосуд-приемник (при разложении выделяющийся кислород увлекает за собой частички перманганата). Когда прибор собран, начинаем нагревание пробирки. Начинается выделение кислорода.

Уравнение реакции разложения перманганата калия:

Как обнаружить присутствие кислорода? Воспользуемся способом Пристли. Подожжем деревянную лучину, дадим ей немного погореть, затем погасим, так, чтобы она едва тлела. Опустим тлеющую лучину в сосуд с кислородом. Лучина ярко вспыхивает! Газоотводная трубка была не случайно опущена до дна сосуда-приемника. Кислород тяжелее воздуха, следовательно, он будет собираться в нижней части приемника, вытесняя из него воздух. Кислород можно собрать и методом вытеснения воды. Для этого газоотводную трубку необходимо опустить в пробирку, заполненную водой, и опущенную в кристаллизатор с водой вниз отверстием. При поступлении кислорода газ вытесняет воду из пробирки.

Разложение пероксида водорода

Пероксид водорода – вещество всем известное. В аптеке оно продается под названием «перекись водорода». Данное название является устаревшим, более правильно использовать термин «пероксид». Химическая формула пероксида водорода Н2О2 Пероксид водорода при хранении медленно разлагается на воду и кислород. Чтобы ускорить процесс разложения можно произвести нагрев или применить катализатор.

Катализатор – вещество, ускоряющее скорость протекания химической реакции

Нальем в колбу пероксид водорода, внесем в жидкость катализатор. Катализатором может служить порошок черного цвета – оксид марганца MnO2. Тотчас смесь начнет вспениваться вследствие выделения большого количества кислорода. Внесем в колбу тлеющую лучину – она ярко вспыхивает. Уравнение реакции разложения пероксида водорода:

Обратите внимание: катализатор, ускоряющий протекание реакции, записывается над стрелкой, или знаком «=», потому что он не расходуется в ходе реакции, а только ускоряет ее.

Разложение хлората калия

Хлорат калия – кристаллическое вещество белого цвета. Используется в производстве фейерверков и других различных пиротехнических изделий. Встречается тривиальное название этого вещества – «бертолетова соль». Такое название вещество получило в честь французского химика, впервые синтезировавшего его, – Клода Луи Бертолле. Химическая формула хлората калия KСlO3. При нагревании хлората калия в присутствии катализатора – оксида марганца MnO2, бертолетова соль разлагается по следующей схеме:

Разложение нитратов

Нитраты – вещества, содержащие в своем составе ионы NO3⎺. Соединения данного класса используются в качестве минеральных удобрений, входят в состав пиротехнических изделий.

Нитраты – соединения термически нестойкие, и при нагревании разлагаются с выделением кислорода:

Обратите внимание, что все рассмотренные способы получения кислорода схожи. Во всех случаях кислород выделяется при разложении более сложных веществ.

Реакция разложения – реакция, в результате которой сложные вещества разлагаются на более простые В общем виде реакцию разложения можно описать буквенной схемой:

Реакции разложения могут протекать при действии различных факторов. Это может быть нагревание, действие электрического тока, применение катализатора. Существуют реакции, в которых вещества разлагаются самопроизвольно.

Кислород в природе

Огромное количество газообразного кислорода содержится в атмосфере, растворено в водах морей и океанов. Кислород необходим всем живым организмам для дыхания. Без кислорода невозможно было бы получать энергию за счет сжигания различных видов топлива. На эти нужды ежегодно расходуется примерно 2% атмосферного кислорода.

Откуда берется кислород на Земле и почему его количество остается примерно постоянным, несмотря на такой расход? Единственным источником кислорода на нашей планете являются зеленые растения, производящие его под действием солнечного света в процессе фотосинтеза. Это очень сложный процесс, включающий много стадий. В результате фотосинтеза в зеленых частях растений углекислый газ и вода превращаются в глюкозу C6H12O6 и кислород. Суммарное уравнение реакций, протекающих в процессе фотосинтеза, можно представить следующим образом:

Установлено, что примерно одну десятую часть (11%) производимого зелеными растениями кислорода дают наземные растения, а остальные девять десятых (89%) — водные растения.

Технология получения кислорода

Вся система состоит из трех основных компонентов. Компрессор собирает и концентрирует марсианский воздух примерно до плотности воздуха у поверхности Земли. Электролизная ячейка электрохимически расщепляет диоксид углерода на кислород и монооксид углерода.

Наконец, датчики, особенно в выхлопном приборе, контролируют чистоту кислорода, выводимого обратно в атмосферу Марса вместе с оксидом углерода и другими продуктами выхлопа.

Электричество необходимо как для нагрева катода, так и для подачи напряжения для электролиза. Многоцелевой радиоизотопный термоэлектрический генератор (MMRTG), ядерная батарея, обеспечивает необходимую мощность.

Сердцем MMRTG является радиоактивный плутоний-238. Когда плутоний-238 естественным образом распадается, он выделяет тепло. Набор термопар обеспечивает преобразования тепла, выделяемого при распаде, в электричество.

Используя мощность 300 Вт и работая при 800 градусах Цельсия, MOXIE будет производить около 10 граммов кислорода в час. Для сравнения, среднему взрослому человеку для дыхания требуется около 20 г кислорода в час. Оборудование будет работать около двух часов, из которых один час эффективного производства кислорода на эксперимент. Эксперимент будет проводиться с перерывами на протяжении всей миссии.

Размещение компонентов внутри кислородного генератора MOXIE. Робот размером с автомобильный аккумулятор – это модель устройства в масштабе примерно 1:100, которое ученые надеются однажды отправить на Марс, возможно, в 2030-х годах.  (NASA / Wikimedia Commons).

Химия кислорода

Кислород расположен в главной подгруппе VI группы (или в 16 группе в современной форме ПСХЭ) и во втором периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение кислорода

Электронная конфигурация кислорода в основном состоянии :

+8O 1s22s 2 2p 4 1s

Атом кислорода содержит на внешнем энергетическом уровне 2 неспаренных электрона и 2 неподеленные электронные пары в основном энергетическом состоянии.

Физические свойства и нахождение в природе

Кислород О2 — газ без цвета, вкуса и запаха, немного тяжелее воздуха. Плохо растворим в воде. Жидкий кислород – голубоватая жидкость, кипящая при -183 о С.

Озон О3 — при нормальных условиях газ голубого цвета со специфическим запахом, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода.

Кислород — это самый распространённый в земной коре элемент. Кислород входит в состав многих минералов — силикатов, карбонатов и др. Массовая доля элемента кислорода в земной коре — около 47 %. Массовая доля элемента кислорода в морской и пресной воде составляет 85,82 %.

В атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,10 % по массе.

Способы получения кислорода

В промышленности кислород получают перегонкой жидкого воздуха.

Лабораторные способы получения кислорода:

Разложение перманганата калия:

Разложение бертолетовой соли в присутствии катализатора MnO2 :

Разложение пероксида водорода:

Соединения кислорода

Основные степени окисления кислород +2, +1, 0, -1 и -2.

Химические свойства

При нормальных условиях чистый кислород — очень активное вещество, сильный окислитель. В составе воздуха окислительные свойства кислорода не столь явно выражены.

1. Кислород проявляет свойства окислителя (с большинством химических элементов) и свойства восстановителя (только с более электроотрицательным фтором). В качестве окислителя кислород реагирует и с металлами , и с неметаллами . Большинство реакций сгорания простых веществ в кислороде протекает очень бурно, иногда со взрывом.

1.1. Кислород реагирует с фтором с образованием фторидов кислорода:

С хлором и бромом кислород практически не реагирует, взаимодействует только в специфических очень жестких условиях.

1.2. Кислород реагирует с серой и кремнием с образованием оксидов:

1.3. Фосфор горит в кислороде с образованием оксидов:

При недостатке кислорода возможно образование оксида фосфора (III):

Но чаще фосфор сгорает до оксида фосфора (V):

1.4. С азотом кислород реагирует при действии электрического разряда, либо при очень высокой температуре (2000 о С), образуя оксид азота (II):

1.5. В реакциях с щелочноземельными металлами, литием и алюминием кислород также проявляет свойства окислителя. При этом образуются оксиды:

Однако при горении натрия в кислороде преимущественно образуется пероксид натрия:

А вот калий, рубидий и цезий при сгорании образуют смесь продуктов, преимущественно надпероксид:

Переходные металлы окисляются кислород обычно до устойчивых степеней окисления.

Цинк окисляется до оксида цинка (II):

Железо , в зависимости от количества кислорода, образуется либо оксид железа (II), либо оксид железа (III), либо железную окалину:

1.6. При нагревании с избытком кислорода графит горит , образуя оксид углерода (IV):

при недостатке кислорода образуется угарный газ СО:

Алмаз горит при высоких температурах:

Горение алмаза в жидком кислороде:

Графит также горит:

Графит также горит, например, в жидком кислороде:

Графитовые стержни под напряжением:

2. Кислород взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Кислород окисляет бинарные соединения металлов и неметаллов: сульфиды, фосфиды, карбиды, гидриды . При этом образуются оксиды:

2.2. Кислород окисляет бинарные соединения неметаллов:

Аммиак горит с образованием простого вещества, азота:

Аммиак окисляется на катализаторе (например, губчатое железо) до оксида азота (II):

2.3. Кислород окисляет гидроксиды и соли металлов в промежуточных степенях окисления в водных растворах.

Например , кислород окисляет гидроксид железа (II):

Кислород окисляет азотистую кислоту :

2.4. Кислород окисляет большинство органических веществ. При этом возможно жесткое окисление (горение) до углекислого газа, угарного газа или углерода:

Также возможно каталитическое окисление многих органических веществ (алкенов, спиртов, альдегидов и др.)

Цианобактерии и кислород на Земле

Нас ожидает неприятный сюрприз, если мы совершим путешествие на машине времени в далекое прошлое Земли, скажем, 2,4 миллиарда лет назад. Как рыба, выброшенная из воды, мы задохнемся. Увы, но, атмосфера ранней Земли была лишена кислорода. Только с развитием фотосинтезирующих организмов, таких как цианобактерии, содержание кислорода на Земле увеличилось.

Используя солнечный свет, эти крошечные организмы превращали воду и углекислый газ в сахара и в процессе выделяли кислород в качестве побочного продукта. До этого жизненные формы на Земле полагались на тепловую энергию из океанских жерл.

Первые искры фотосинтеза распространились подобно лесному пожару, и вся Земля была покрыта предками растений и деревьев, поглощающими углекислый газ. Последовала революция, получившая название Великого окислительного события (GOE). Таким образом, накопился молекулярный кислород, достигнув нынешнего уровня в 21 процент.

Получение кислорода в промышленности

В промышленности кислород получают путем выделения его из воздуха.

Воздух – смесь газов, основные компоненты которой представлены в таблице.

Сущность этого способа заключается в глубоком охлаждении воздуха с превращением его в жидкость, что при нормальном атмосферном давлении может быть достигнуто при температуре около -192°С. Разделение жидкости на кислород и азот осуществляется путем использования разности температур их кипения, а именно: Ткип.

N2 = -196°С (при нормальном атмосферном давлении).

При постепенном испарении жидкости в газообразную фазу в первую очередь будет переходить азот, имеющий более низкую температуру кипения, и, по мере его выделения, жидкость будет обогащаться кислородом. Многократное повторение этого процесса позволяет получить кислород и азот требуемой чистоты. Такой способ разделения жидкостей на составные части называется ректификацией жидкого воздуха.

• В лаборатории кислород получают реакциями разложения
• Реакция разложения – реакция, в результате которой сложные вещества разлагаются на более простые
• Кислород можно собрать методом вытеснения воздуха или методом вытеснения воды
• Для обнаружения кислорода используют тлеющую лучину, она ярко вспыхивает в нем
• Катализатор – вещество, ускоряющее химическую реакцию, но не расходующееся в ней

Искусственное дерево для Марса

Без деревьев, растений и растительности атмосфера Марса, состоящая на 95,32% из углекислого газа, сравнима с ранней Землей. При незначительном количестве кислорода и в 100 раз более тонкой атмосфере Марс, по крайней мере, суров и непривлекателен.

Этот эксперимент, запланированный как демонстрационный технологический проект, призван проверить новую технологию производства пригодного для дыхания кислорода и жидкого кислородного топлива для космических миссий на поверхности Марса. Возможно, однажды в далеком будущем та же самая технология сможет сделать всю планету пригодной для жизни, обогатив атмосферу кислородом.

Механизм, по которому работает MOXIE, сродни гидролизу воды, с которым мы знакомы по химии в средней школе. Электролизная ячейка использует электричество для разделения молекул воды (H2O) на водород (H2) и кислород (O2), которые собираются на отрицательно заряженном электроде (катоде) и положительно заряженном электроде (аноде) соответственно.

Ячейка для электролиза твердых оксидов. Точно так же, как крошечные синие зеленые цианобактерии, твердооксидная электролизная ячейка (SOEC) на борту марсохода Perseverance будет поглощать углекислый газ и выделять небольшое количество кислорода.

Основная структура MOXIE состоит из керамического твердотельного электролита, помещенного между катодом из оксида металла и анодом.

Когда углекислый газ пропускают через электрод из оксида металла при высоких температурах (800–900 °C), используя электроны, обеспечиваемые катодом, он расщепляется на монооксид углерода и анион кислорода. Ион кислорода проникает в поры керамического электролита и мигрирует к аноду под действием электрического поля. Атомы кислорода объединяются на аноде в молекулы кислорода и в процессе высвобождают электроны. Во время электролиза окись углерода накапливается на катоде, а молекулы кислорода – на аноде.

Процесс непростой. Выталкивание для разрушения диоксида углерода должно быть откалибровано, чтобы убедиться, что диоксид углерода расщепляется на оксид углерода и кислород, а не на углерод и кислород. Накопление углерода является помехой и может разрушить систему.

Получение кислорода в лабораторных условиях

В химической лаборатории кислород можно получать нагреванием некоторых сложных веществ, в состав которых входят атомы кислорода. К числу таких веществ относится вещество KMnO4, которое имеется в вашей домашней аптечке под названием «марганцовка».

Вы знакомы с простейшими приборами для получения газов. Если в один из таких приборов поместить немного порошка KMnO4 и нагреть, то будет выделяться кислород (рис. 76):

Кислород можно также получить разложением пероксида водорода H2O2. Для этого в пробирку с H2O2 следует добавить очень небольшое количество особого вещества — катализатора — и закрыть пробирку пробкой с газоотводной трубкой (рис. 77).

Для данной реакции катализатором является вещество, формула которого MnO2. При этом протекает следующая химическая реакция:

Обратите внимание на то, что ни в левой, ни в правой частях уравнения формулы катализатора нет. Его формулу принято записывать в уравнении реакции над знаком равенства. Для чего же добавляется катализатор? Процесс разложения H2O2 при комнатных условиях протекает очень медленно. Поэтому для получения заметных количеств кислорода необходимо много времени. Однако эту реакцию можно резко ускорить путем прибавления катализатора.

Катализатор — это вещество, которое ускоряет химическую реакцию, но само в ней не расходуется.

Именно потому, что катализатор не расходуется в реакции, мы не записываем его формулу ни в одной из частей уравнения реакции.

Марс готовится к прилету людей

Поскольку MOXIE – это небольшой эксперимент, подтверждающий концепцию, он не будет производить много кислорода – если все пойдет хорошо, он должен производить около 10 граммов в час, что примерно равно количеству кислорода в 1,2 кубических футах земного воздуха. Для контекста, людям нужно около 19 кубических футов воздуха в день.

По данным NASA, MOXIE проверит свои возможности, производя кислород с интервалом в один час с перерывами на протяжении всей миссии Perseverance.

MOXIE – это размер автомобильного аккумулятора. Будущие генераторы кислорода, поддерживающие полеты людей на Марс, должны быть примерно в 100 раз больше. Используя несколько электролизеров в одной системе, выход кислорода можно увеличить до желаемого уровня.

Помимо производства в более крупных масштабах, для жизнедеятельности людей, путешествующих по миру, кислород также необходим для ракетного топлива для обратного полета на Землю. Для запуска с Марса возвратным ракетам потребуется от 33 до 50 тонн топлива. Сам кислород будет составлять 78% массы топлива в метано-кислородной топливной смеси. Вместо того чтобы таскать с собой этот лишний багаж в дальнейшем путешествии, на Марсе можно было бы приготовить жидкий кислород в качестве топлива.

Писатели-фантасты предполагают, что в будущем в качестве первого шага на Красную планету будут отправлены небольшой ядерный реактор вместе с увеличенной версией прибора MOXIE. Работая в режиме 24,5 × 7 («день» на Марсе, называемый «сол», немного длиннее, чем продолжительность дня на Земле), кислородный баллон наполняется для подготовки посетителей-людей. Когда прибывают исследователи, источник энергии, топливо для обратного пути и инфраструктура жизнеобеспечения уже на месте.

Хотя человеческие путешествия еще далеко, в краткосрочной перспективе эта технология может стать благом для роботизированных миссий по возвращению, например, для возвращения образцов с Марса. MOXIE также является небольшим шагом к плану «Использование ресурсов на месте» (ISRU).

Но для того, чтобы все это произошло, пройдет еще много времени и предстоит большой труд ученых.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!

История открытия кислорода

Открытие кислорода ознаменовало новый период в развитии химии. С глубокой древности было известно, что для горения необходим воздух. Процесс горения веществ долгое время оставался непонятным. В эпоху алхимии широкое распространение получила теория флогистона, согласно которой вещества горят благодаря их взаимодействию с огненной материей, то есть с флогистоном, который содержится в пламени. Кислород был получен английским химиком Джозефом Пристли в 70-х годах XVIII века. Химик нагревал красный порошок оксида ртути (II), в итоге вещество разлагалось, с образованием металлической ртути и бесцветного газа:

Оксиды – бинарные соединения, в состав которых входит кислород При внесении тлеющей лучины в сосуд с газом она ярко вспыхивала. Ученый считал, что тлеющая лучина вносит в газ флогистон, и он загорается. Д. Пристли пробовал дышать полученным газом, и был восхищен тем, как легко и свободно им дышится. Тогда ученый и не предполагал, что удовольствие дышать этим газом предоставлено каждому. Результатами своих опытов Д. Пристли поделился с французским химиком Антуаном Лораном Лавуазье.

Имея хорошо оснащенную на то время лабораторию, А. Лавуазье повторил и усовершенствовал опыты Д. Пристли. А. Лавуазье измерил количество газа, выделяющееся при разложении определенной массы оксида ртути. Затем химик нагрел в герметичном сосуде металлическую ртуть до тех пор, пока она не превратилась в оксид ртути (II). Он обнаружил, что количество выделившегося газа в первом опыте равно газу, поглотившемуся во втором опыте. Следовательно, ртуть реагирует с каким-то веществом, содержащимся в воздухе. И это же вещество выделяется при разложении оксида. Лавуазье первым сделал вывод, что флогистон здесь совершенно ни при чем, и горение тлеющей лучины вызывает именно неизвестный газ, который в последствии был назван кислородом. Открытие кислорода ознаменовало крах теории флогистона!

Получение кислорода и азота из воздуха

Огромные запасы кислорода в атмосфере позволяют получать и использовать его в различных производствах. В промышленных условиях кислород, азот и некоторые другие газы (аргон, неон) получают из воздуха.

Для этого воздух сначала превращают в жидкость (рис. 79) путем охлаждения до такой низкой температуры, при которой все его компоненты переходят в жидкое агрегатное состояние.

Затем эту жидкость медленно нагревают, в результате чего при разных температурах происходит последовательное выкипание (т. е. переход в газообразное состояние) веществ, которые содержатся в воздухе. Собирая выкипающие при разных температурах газы, по отдельности получают азот, кислород и другие вещества.

Краткие выводы урока:

• В лабораторных условиях кислород получают разложением некоторых сложных веществ, в состав которых входят атомы кислорода.
• Катализатор — вещество, которое ускоряет протекание химической реакции, но само при этом не расходуется.
• Источником кислорода на нашей планете являются зеленые растения, в которых протекает процесс фотосинтеза.
• В промышленности кислород получают из воздуха.

Урок 17. Получение кислорода

В уроке 17 «Получение кислорода» из курса «Химия для чайников» выясним, как получают кислород в лабораторных условиях; узнаем, что такое катализатор, и как растения влияют на производство кислорода на нашей планете.

Наиболее важным для человека и других живых организмов веществом, входящим в состав воздуха, является кислород. Большие количества кислорода используются в промышленности, поэтому важно знать, как можно его получать.

Сатурация кислородом артериальной крови

Краткое название показателя:
SO2

Также:
Истинная (инвазивная) сатурация кислородом крови SaO2

Категория:
Кислотно-основное состояние и газы крови

Единица измерения:
%

Краткое описание

В условиях организма 1 г гемоглобина способен связать 1,34 мл кислорода. Если известно содержание гемоглобина крови, можно рассчитать кислородную емкость крови – максимальное количество кислорода, которое может связать гемоглобин при его полном насыщении О2. При содержании 150 г/л количество кислорода в 1 л крови составит 1,34 х 150 = 201 мл; в 100 мл крови – 20,1 мл или 20,1 об. % (объемных %).

Процентное отношение количества О2, реально связанного с гемоглобином, к кислородной емкости крови называется насыщением (saturation – сатурация) гемоглобина кислородом (SO2 или НВО2). Другими словами, SO2 – это отношение оксигемоглобина к общему количеству гемоглобина крови.

В норме насыщение артериальной крови кислородом (SO2 или НВО2) составляет 96-98% . Небольшое “недонасыщение” (2-4%) объясняется некоторой неравномерностью легочной вентиляции и незначительной примесью венозной крови, которые имеют место и у здоровых людей.
Насыщение гемоглобина кислородом зависит от напряжения О2 в крови (в соответствии с физическим законом действующих масс). Графически эту зависимость отражает кривая диссоциации оксигемоглобина, имеющая S-образную форму.

Подробное описание

Показатель SO2 измеряется путём исследования артериальной крови. Аналогичный показатель, измеренный неинвазивным способом (с помощью пульсоксиметрии) обозначается как SpO2. в принципе оба показателя коррелируют хорошо, погрешность составляет 1-2%, и с развитием техники продолжает уменьшаться.

SO2 наряду с РaO2 (HbQ2) характеризует степень оксигенации крови. Снижение этих показателей в артериальной крови (венозная кровь для исследования газового состава непригодна) называется артериальной гипоксемией. Умеренная гипоксемия характеризуется прежде всего снижением РаО2, величина SO2 (HBO2) более устойчива.

Что бы правильно понять цифры сатурации можно их сравнить с парциальным давлением кислорода в крови (PaO2).
-Сатурация (SpO2) 95-98% соответствует – 80-100 мм рт. ст. (PaO2).
-Сатурация (SpO2) 90% соответствует –  60 мм рт.ст.(PaO2).
-Сатурация (SpO2) 75% соответствует –  40 мм рт.ст.(PaO2).