第一章溶液和溶液的渗透压

第一章溶液和溶液的渗透压,学习目标1.能说出质量浓度、物质的量浓度、渗透现象、渗透压等名词含义。2.简述渗透现象的产生条件；溶液的渗透压与溶液浓度、温度之间的关系。3.能熟练地进行有关浓度、溶液的渗透压的化学计算；会比较溶液渗透压的大小，判断渗透方向。4.知道渗透压在医学上的意义。,溶液：一种物质以分子、原子或离子状态分散于另外一种物质中所构成的均匀而稳定的分散体系。分类：固态溶液（合金）液态溶液（盐水）气态溶液（空气）,物质的量(nB):是微观物质数量的基本物理量。单位:摩尔(mole),符号:mol,第一节溶液的浓度,摩尔定义:摩尔是一系统的物质的量,该系统中所含的基本单元数与0.012kg12C的原子数目相等。,一、物质的量,a.摩尔是物质的量的单位，不是质量的单位。b.摩尔的定义是绝对定义，不随测量技术而改变。c.使用摩尔时，基本单元必须同时指明。基本单元应该根据需要用粒子符号、物质的化学式或它们的特定组合表示。例如：（H）、(H2)、(2H2O2)、(1/2SO42-)等都可以作为基本单元。d.1mol任何物质都含有相同的基本单元数,即都是6.021023个基本单元。,使用物质的量nB注意事项,说明,摩尔质量(M):科学上规定：当某物质的物质的量是1mol时所具有的质量，叫摩尔质量。单位:kg/mol，常采用g/mol,摩尔质量的确定,1.任何元素原子的摩尔质量，单位为g/mol时，数值上等于该种原子的原子量。如：Ar(Ca)=40M(Ca)=40g/mol2.1mol某物质分子的质量，就是该物质分子的摩尔质量。分子的摩尔质量如用g/mol作单位，数值上等于该种分子的分子量。如：Ar(H2SO4)=98M(H2SO4)=98g/mol,nB、mB和MB之间的关系,式中：nB：物质B的物质的量mB：物质B的质量MB：物质B的摩尔质量,例1326mgNa+的物质的量是多少？解：Na+的摩尔质量为23gmol1，根据公式，Na+的物质的量为：,习题1：求80gNaOH的物质的量。,解：NaOH的摩尔质量在数值上等于其分子量M（NaOH）40g/mol,习题2：（1）98g（H2SO4）的物质的量为（），含有（）个H2SO4分子（2）49g（1/2H2SO4）的物质的量为1mol，含有6.0231023个（）基本单元，或（）个H2SO4分子（3）1mol（H2+1/2O2），质量为（）g,二、溶液浓度的表示方法,溶液的浓度：一定量的溶液或溶剂中所含溶质的量。由于用途的不同，溶液的浓度可用多种不同的方法来表示。现将医学上常用的几种浓度表示方法作简单介绍。,定义：指物质B的质量与溶液的总质量之比。用符号表示。设某溶液由溶剂A和溶质B组成，则溶质B的质量分数为：,1、质量分数B,质量分数可以用小数表示，也可以用百分数表示。,实例：,我国食品卫生标准规定，致癌物质黄曲霉素B1在各种食品中的含量限定为：玉米、花生及其油类中：wB20g.-1相当于wB=0.00002,大米及其食用油：wB10g.-1相当于wB=0.00001,其他粮食、豆类、发酵食品：wB5g.-1相当于wB=0.000005,市售浓硫酸的质量分数wB=0.98或者wB=98%。,例2将5.0gNaCl溶于500g水配成溶液，计算此溶液中NaCl的质量分数。,解：mB=5.0g，m=500+5.0=505g,习题三：将10gNaCl溶于100g水中配成溶液，计算此溶液中NaCl的质量分数。,解：mB=10g,m=100+10=110g,2、体积分数B,定义指在相同温度和压力下，溶质B的体积VB与溶液体积V之比。用符号B表示。,体积分数可以用小数表示，也可以用百分数表示。,实例：,外用消毒酒精的体积分数记为B=0.75或B=75%。临床血液检验指标：红细胞体积分数正常范围在B=0.370.50.,例3：取750ml纯酒精加水配成1000ml医用消毒酒精溶液，计算此酒精溶液中酒精的体积分数。,解：VB750ml,V=1000ml,3、质量浓度B,定义物质B的质量浓度是物质B的质量mB除以溶液的总体积V。用符号B表示,质量浓度的单位,质量浓度的单位(SI制)是kg/m3医学上常用的单位是kg/L，g/L或mg/L表示溶液体积的单位只能用L，而表示质量的单位可以改变,书写质量浓度时，一定要用下角标或括号标明基本单元,例4100mLC3H5O3Na（乳酸钠）注射液中含11.2gC3H5O3Na，计算该注射液的质量浓度。,解：,习题四：在100ml生理盐水中含有0.90gNaCl，计算生理盐水的质量浓度。,解：mB=0.09gV=100ml=0.1L,4、物质的量浓度CB,定义物质B的物质的量浓度是指B的物质的量nB除以溶液的体积V。用符号CB表示,物质的量浓度单位,nB为物质的量,SI单位为mol或mmolV为混合物的体积，对溶液而言，就是溶液的体积，常用的非SI单位为L或ml故物质的量浓度常用的单位为mol/L或mmol/L,说明,根据SI规定，在使用浓度单位时必须注明所表示物质的基本单元。如：C(KCl)=0.1mol/L通常所说的“溶液浓度”实际上是指溶液的“物质的量浓度”。,在临床生化检验中，凡是相对分子质量已知的物质在人体的组成量度，原则上均应用物质的量浓度表示，对于相对分子质量尚未准确测得的物质，则可用质量浓度表示，对于注射液，世界卫生组织认为，在绝大多数情况下，标签上应同时标明质量浓度B和物质的量浓度CB。如静脉注射的氯化钠溶液，应同时标明(NaCl)9gL-1，C(NaCl)0.15molL-1。,溶液的浓度在医学上的使用,例5：100ml正常人的血清中含有10.0mgCa2+离子，计算正常人血清中Ca2+离子的物质的量浓度？,解：Ca2+的摩尔质量M=40gmol1,三、浓度的相互换算,各种浓度表示法有各自的特点，从各种浓度的基本定义出发，可进行各种浓度的相互换算。溶液浓度的换算只是单位的变换，而溶质的量和溶液的量均未改变。,1.质量浓度与物质的量浓度之间的换算,例6100ml碳酸氢钠溶液中含1.25g碳酸氢钠，计算该溶液的质量浓度和物质的量浓度。,解：,2.质量分数与物质的量浓度之间的换算,质量分数是以质量表示溶液的量，而物质的量浓度是以体积表示溶液的量。二者在换算时需要知道溶液的密度d。,物质B的物质的量为：,物质B的物质的量浓度为：,例798%H2SO4溶液的H2SO4的物质的量浓度时多少？（密度为1.84kgL1）,解：已知H2SO4wB=0.98，d=1.84kgL1，MB=98gmol1,3.溶液的稀释,C1V1=C2V2,溶液的稀释是指在原溶液中加入溶剂，使原溶液的浓度降低的过程。稀释过程中溶液的体积增大，而溶质的物质的量不变。,只适用于与体积相关的浓度,例8配制1000ml0.50molL1HCl溶液，需要37%的浓盐酸多少毫升？（浓盐酸的密度为1.19kgL1）,解：已知C2=0.50molL1，V2=1000ml，wB=0.37，MB=36.5gmol1，d=1.19kgL1,第二节溶液的渗透压,扩散(diffuse)是一种双向运动，是溶质分子和溶剂分子相互运动的结果。只要两种不同浓度的溶液相互接触，都会发生扩散现象。,半透膜(semipermeablemembrane)：只允许某些物质透过，而不允许另一些物质透过的薄膜。,可作为半透膜的物质：细胞膜、肠衣、萝卜皮、人工制备的火棉胶膜、玻璃纸及羊皮纸等。,理想的半透膜：只允许溶剂分子透过而不允许溶质分子透过的薄膜。,一、渗透现象和渗透压,1.渗透现象,溶剂分子透过半透膜由纯溶剂进入溶液或由稀溶液进入浓溶液的现象叫渗透现象。,2.渗透现象产生的条件、结果与方向,渗透的结果：缩小膜两侧的浓度差渗透方向：溶剂（水）分子从纯溶剂向溶液渗透或从稀溶液向浓溶液中渗透,渗透的条件：,1.有半透膜存在；2.半透膜两侧溶液的溶质粒子浓度不相等。,由于蔗糖分子不能透过半透膜，而水分子可以透过半透膜向膜两侧运动。膜两侧单位体积溶液中水分子数目不同，单位体积内纯水中所含水分子的数目比蔗糖溶液中多，因此相同时间内，从纯水进入蔗糖溶液的水分子数多于从蔗糖溶液进入纯水的水分子数。,3.渗透现象产生的原因,4、渗透平衡与渗透压,水分子向两个方向渗透的速率相等，蔗糖与纯水的液面不再发生变化，此时达到渗透平衡状态。,恰能阻止纯溶剂与溶液间渗透现象的发生而需施加在溶液液面上的压力称为该溶液的渗透压。,反向渗透：在溶液一侧若是施加的外压大于渗透压力，则溶液中会有更多的溶剂分子通过半透膜进入溶剂一侧，这种使渗透作用逆向进行的过程称为反向渗透。,依此可实现溶液的浓缩、海水的淡化和污水处理。,P,反向渗透,水处理系统工艺流程,进水,纯水,浓水,砂滤器,活性炭,纯水罐,终端过滤,RO1,RO2,二、渗透压力与浓度、温度的关系,范托夫(VantHoff)公式：,CRT,式中溶液的渗透压kPaC溶液浓度mol/LT热力学温度K(273t0C)R气体常数8.31kPaLmol-1K-1,a.在一定温度下，溶液的渗透压与它的浓度成正比。Cb.在一定浓度下，溶液的渗透压与绝对温度成正比。T,由上式可知：一定温度下，稀溶液的渗透压取决于单位体积溶液中所含溶质的颗粒数目，而与溶质的本性无关。,CRT的重要意义,在一定温度下，溶液的渗透压与溶液的浓度成正比即与溶液中溶质的数目成正比，而与溶质的本性无关不论溶质微粒是小分子或大分子，只要溶液中溶质粒子的数目相等，则渗透压就相同,CRT适用范围,特别指出：CRT只适用于非电解质稀溶液如：0.3mol/L葡萄糖溶液与0.3mol/L蔗糖溶液，其相同。当两种非电解质溶液的C不同时，C大，它的就大,由于电解质分子在溶液中发生电离产生离子，使溶液中粒子的数目成倍增加，用CRT计算电解质溶液的渗透压将会产生较大的误差。为了消除误差，必需引入一个校正系数i即渗透压公式改写为iCRT,计算电解质溶液的渗透压,式中i校正因子i表示一个电解质分子在溶液中解离所能形成的粒子数例如：0.3mol/LNaCl1(i=2)0.3mol/LC6H12O62(i=1)则122,例9计算质量浓度为9.00gL1生理盐水和50.0gL1葡萄糖溶液在37时的渗透压。,解：（1）9.00gL1生理盐水已知B=9.00gL1MB=58.5gmol1,iCRT=20.1548.314(273+37)=794(kPa),（2）50.0gL1葡萄糖已知B=50.0gL1MB=180gmol1,CRT=0.2788.314(273+37)=717(kPa),解：,例10：1L溶液中含5.0g马的血红素，在298K时测得溶液的渗透压为1.8102Pa，求马血红素的相对分子量。,正常人血浆的渗透浓度约为300mmolL1,三.渗透压力在医学上的意义,(一)医学中的渗透浓度Cos,溶液中能产生渗透效应的各种分子和离子（称为渗透活性物质）的总浓度为渗透浓度，用符号Cos表示，其常用单位是molL1和mmolL1。,CosC（一种溶质非电解质溶液）CosC（一种溶质电解质溶液）CosC（多种溶质溶液）,例题11：,求50g/L葡萄糖溶液的渗透浓度（molL1）,解：,50,180,1000,278molL1,例题12：,求9.0g/LNaCl溶液的渗透浓度（molL1）,解：,9.0,58.5,2,1000,308molL1,CBB/MB,CBB/MB,解：,50,CBB/MB,解：,50,CBB/MB,180,解：,50,CBB/MB,180,解：,50,CBB/MB,1000,180,解：,50,CBB/MB,1000,180,解：,50,CBB/MB,278molL1,1000,180,解：,50,CBB/MB,解：,CBB/MB,50,解：,CBB/MB,1000,180,50,解：,CBB/MB,1000,180,50,解：,CBB/MB,278molL1,1000,180,50,解：,CBB/MB,（二）医学上的等渗、高渗、低渗溶液,是以人血浆的渗透浓度为标准来衡量：正常血浆的渗透压约为280320mmol/L临床上规定凡渗透压在280320mmol/L范围内的溶液为等渗溶液大于320mmol/L的溶液为高渗溶液小于280mmol/L的溶液为低渗溶液,以血浆的渗透压为标准，规定,低渗,等渗,高渗,280mmol/L,320mmol/L,问：,1、为什么用9.00g/LNaCl溶液作为补液？2、等渗溶液有哪些？,1.生理盐水(0.154molL-1或9.0gL-1NaCl溶液)，毫渗透量浓度为308mOsmL-1。2.0.278molL-1或50gL-1葡萄糖溶液,亳渗量溶液浓度为278mOsmL-1（近似于280mOsmL-1）。3.0.149molL-1或12.5gL-1碳酸氢钠溶液，毫渗透量浓度为298mOsmL-1,1.0.513molL-1NaCl溶液，毫渗透量浓度为1026mOsmL-1.2.0.278molL-1葡萄糖氯化钠溶液（是生理盐水中含0.278molL-1葡萄糖）,毫渗透量浓度应为308+278=586mOsmL-1,其中生理盐水维持渗透压,葡萄糖则供给热量和水.3.2.78molL-1葡萄糖溶液，毫渗透量浓度为2780mOsmL-1。,临床上常用的高渗溶液有：,临床上常用的等渗溶液,渗透压在医学上的意义,渗透现象在医学上有重要意义，对维持细胞形态、维持体内水盐平衡起重要的作用。以红细胞在不同浓度的NaCl溶液中的形态变化实验来说明。,实验1：将正常红细胞置入0.5%NaCl溶液,溶液中的红细胞逐渐胀大，直至破裂，血红蛋白释放出，使溶液变红，医学上称为溶血现象。,实验1结论：,这一现象的产生：是由于0.5%NaCl溶液的渗透压小于红细胞内液，为低渗溶液，0.5%NaCl中的水分子便透过红细胞膜，不断进入红细胞内而造成的。,实验2:将正常红细胞置入1.5%NaCl溶液,在1.5%NaCl溶液中的红细胞逐渐皱缩，医学上称胞浆分离。,实验2结论,这一现象的产生：是由于1.5%NaCl溶液的渗透压大于红细胞内液，为高渗溶液，红细胞内液的水分子便自发地透出膜外而引起的。,实验3：将正常红细胞置入0.9%NaCl溶液,只有在0.9%NaCl中红细胞，既不胀大，也不缩小，形态保持正常。,实验3结论,这是因为0.9%NaCl溶液（生理盐水）和红细胞内液的渗透压相等，为等渗溶液，细胞膜内、外液体处于渗透平衡状态的缘故,临床治疗中静脉大量输液时，应用等渗液是一个基本原则。,(a)在低渗NaCl溶液中,(b)在高渗NaCl溶液中,(c)在生理盐水中,图红细胞在不同浓度的氯化钠溶液中的形态示意图,大量输液时遵循的基本原则,在临床上，临床治疗中静脉大量输液时，应用等渗液是一个基本原则。病人需要大量输液时，必须使用等渗溶液，否则将产生严重后果，甚至危及生命。输入低渗溶液，会使红血球破裂出现溶血现象。输入高渗溶液时，红血球皱缩易粘合在一起而成“团块”，这些团块在小血管中，便可能形成“血栓”。,如给病人换药时，通常用与组织细胞液等渗的生理盐水冲洗伤口。配制的眼药水也必须与眼粘膜细胞的渗透压力相同。,大量输液时，应用等渗溶液是一个基本原则。在某种治疗上输入少量的高渗溶液是允许的。当高渗溶液注入体内，即可被体液稀释成等渗溶液。如：50%葡萄糖注射液注射时应采用小剂量，慢速度注射。,例：血红细胞置在下列哪个溶液中，将会引起溶血(细胞破裂)现象（）,A.9.0g/LNaClB.90.0g/LNaClC.50.0g/L葡萄糖D.生理盐水的10倍稀释液E.100.0g/L葡萄糖溶液,（三）晶体渗透压和胶体渗透压,血浆中由有机小分子和电解质离子（如Na+、K+、葡萄糖、尿素等）所产生的渗透压称为晶体渗透压；由有机高分子物质（胶体物质如蛋白质等）所产生的渗透压称为胶体渗透压。两者的总和即为血浆总渗透压（约为770kPa）血浆晶体渗透压（766kPa）在调节细胞膜内外水平衡、维持细胞的正常形态和功能方面起着重要作用。胶体渗透压虽小（4kPa），但在调节毛细血管内外水盐平衡、维持血容量方面起着重要作用。,临床上对大面积烧伤或由于失血过多而造成血容量降低的患者进行补液时,除补以生理盐水外,同时还需要输入血浆或右旋糖酐等代血浆,以