溶液与胶体溶液.ppt

1、第一章 溶液与胶体溶液,学习目标,1.掌握溶液组成量度的常见表示方法及溶液的配制方法；掌握渗透现象产生的原因、条件及影响渗透压大小的因素；掌握溶胶的性质； 2.熟悉渗透浓度的概念、胶团结构及胶粒带电情况。 3.了解渗透压在医学上的意义、高分子溶液对溶胶的保护作用等。,引言,人的生命活动离不开各种溶液，如日常饮料、生理盐水、葡萄糖溶液、人体组织间液、血液、淋巴液及各种腺体的分泌液等。食物的消化吸收、生命过程必须的氧气的吸收和二氧化碳排泄，以及体内的新陈代谢反应都在溶液中进行。 可以说没有溶液就没有生命。因此，学习溶液相关知识对我们有重要的意义。,第一节分散系统,人们通常把具体的研究对象称为体系。

2、一种或几种物质分散在另一种（或几种）物质中所形成的体系称为分散系，其中被分散的物质称为分散相（或分散质），而容纳分散相的连续介质则称为分散介质（或分散剂）。 例如，蔗糖水就是一种分散系，其中蔗糖分子是分散相，水是分散介质。,分散系的分类情况,一、质量分数 质量分数是指溶液中溶质质量mB与溶液质量m之比，符号为B。即： 质量分数可用小数表示，也可用百分数表示。例如，市售浓硫酸的(H2SO4)=0.98或98%。,第二节 溶液组成量度的表示方法,对于溶质为液体的物质来说，常用溶质的体积（VB）与溶液体积（V）之比来表示溶液的浓度，这种溶液浓度叫做体积分数，符号为B。即： 体积分数也既可用小数表示，

3、也可用百分数表示。如，市售药用酒精的乙醇=0.95或95%；医用消毒酒精的乙醇=0.75或75%；擦浴酒精的乙醇=0.300.50或30%50%。 （读fi，是希腊字母， 请参看以下资料）,体积分数,例1-3 配制500 mL消毒酒精（B = 0.75）需无水酒精多少毫升？ 解：已知V = 500 mL，B = 0.75 答：量取375 mL无水酒精加水稀释到500 mL即得消毒酒精。,二、质量浓度 质量浓度是溶液中溶质的质量mB与溶液体积V之比，符号为B。即： 质量浓度的国际单位是kgm-3，医学上常用单位是gL-1或mgL-1。,例1-2 100 mL生理盐水中含有0.90 g NaCl，

4、计算生理盐水的质量浓度。 解：已知，V = 100 mL = 0.10 L 答：生理盐水的质量浓度为9 gL-1。,三、物质的量浓度 物质的量浓度，可以简称为浓度，是溶液中溶质的物质的量nB（B表示溶液中的溶质）与溶液体积V之比，符号为cB。即： nB=mB/MB 物质的量浓度的国际单位是molm-3，医学常用单位是molL-1或mmolL-1。,例1-1 100 mL正常人的血清中含有10.0 mg Ca2+离子，计算正常人血清中Ca2+离子的物质的量浓度（用mmolL-1表示）。 解：已知V = 100 mL = 0.10 L，MCa2+=40gmol-1 答：正常人血清中Ca2+离子的物

5、质的量浓度是2.5 mmolL-1。,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”。,请你说明以上四种溶液浓度的表示方法cB、B、B和B之间有什么区别和联系？,浓度相互换算要点,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 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，

6、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）9 gL-1，C（NaCl）0.15 molL-1。 2 举例进行B和CB的计算 （1）正常人100mL血清中含100mg葡萄糖，计算血清 中葡萄糖的物质的量浓度（用mmolL-1表示） （2）100mL葡萄糖注射液中含5g葡萄糖，计算溶液的质 量浓度和物质的量浓度。,应用,希腊字母的正确读法是什么？,1 alpha a:lf 阿尔法 角度；系数 2 beta bet 贝塔 磁通系数；角度；系数 3 gamma ga:m 伽马 电导系数（小写） 4 delta del

7、t 德尔塔 变动；密度；屈光度 5 epsilon epsilon 伊普西龙 对数之基数 6 zeta zat 截塔 系数；方位角；阻抗；相对粘度；原子序数 7 eta eit 艾塔 磁滞系数；效率（小写） 8 thet it 西塔 温度；相位角 9 iot aiot 约塔 微小，一点儿 10 kappa kap 卡帕 介质常数 11 lambda lambd 兰布达 波长（小写）；体积,12 mu mju 缪 磁导系数；微（千分之一）；放大因数（小写） 13 nu nju 纽 磁阻系数 14 xi ksi 克西 15 omicron omikron 奥密克戎 16 pi pai 派 圆周率=

8、圆周直径=3.1416 17 rho rou 肉 电阻系数（小写） 18 sigma sigma 西格马 总和（大写），表面密度；跨导（小写） 19 tau tau 套 时间常数 20 upsilon jupsilon 宇普西龙 位移 21 phi fai 佛爱 磁通；角 22 chi phai 西 23 psi psai 普西 角速；介质电通量（静电力线）；角 24 omega omiga 欧米伽 欧姆（大写）；角速（小写）；角,第三节 溶液的渗透压,一、渗透现象和渗透压 溶剂分子透过半透膜由纯溶剂（或稀溶液）进入溶液（或浓溶液）的自发过程称为渗透现象。不同浓度的两种溶液被半透膜隔开时都有渗

9、透现象发生。,渗透现象产生的原因是蔗糖分子不能透过半透膜，而水分子却可以自由通过半透膜。 可见，渗透现象的产生必须具备两个条件：一是有半透膜存在，二是半透膜两侧的溶液要有浓度差。 产生原因：单位体积内纯溶剂中的溶剂分子数目大于溶液中的溶剂分子数目，在单位时间内，由纯溶剂通过半透膜进入溶液中的溶剂分子比由溶液进入纯溶剂中的溶剂分子多，致使液面升高。,如果刚开始就在蔗糖水溶液的一侧施加一定压力，恰好阻止上述渗透现象发生，则把此时在溶液液面上所施加的压力称为该溶液的渗透压。,渗透压力,恰能阻止渗透现象继续发生而达到动态平衡时的压力 称为渗透压力，用符号表示。,（1）定义,（2）单位,KPa或Pa,（

10、3）渗透平衡,随着溶液液面的升高，静水压增加，溶液中的溶剂分子透过半透膜进入纯溶剂中的速度加快，当单位时间内半透膜两侧透过的溶剂分子数相等时，液面不再升高，此时体系达到了渗透平衡。,反渗透：在浓溶液一侧增加较大的压力 可使溶剂进入稀溶液（或溶剂）。 依此可实现溶液的浓缩和海水的淡化。,P,渗 透,反渗透,如果被半透膜隔开的是两种不同浓度的溶液，当渗透达到平衡时，液柱产生的静液压既不是浓溶液的渗透压，也不是稀溶液的渗透压，而是这两种溶液渗透压之差。 渗透压是溶液的一个重要性质，它也存在于人体内，并且与人体的机能活动相关。比如人体内的毛细管壁具有半透膜的特征，可以让血液和体液中的小分子物质、离子、

11、水分自由透过，但是不让血液中的蛋白质等大分子透过。,二、渗透压与浓度、温度的关系 1886年范特荷甫（vant Hoff）根据实验数据，总结出稀溶液的渗透压与溶液的浓度和温度关系为： = cBRT,式中 溶液的渗透压kPa c溶液浓度mol/L T绝对温度K(273.15t0C) R气体常数 8.31kPaLmol-1K-1,在一定温度下，稀溶液的渗透压与单位体积溶液中所含溶质的粒子数（分子数或离子数）成正比，而与溶质的本性无关。 因此，对于任意溶质的非电解质溶液，在一定温度下，只要cB相同，渗透压就相同。 如0.3 molL-1葡萄糖溶液与0.3 molL-1蔗糖溶液的渗透压相同。,0.3

12、molL-1 NaCl溶液的渗透压约为0.3 molL-1葡萄糖溶液渗透压的2倍。为什么？ 因此，对电解质的稀溶液，范特荷甫公式修正为： = icBRT 例如，KCl的i=2，Ca(NO3)2的i=3。非电解质的校正系数可看成是1。,三、渗透压在医学上的意义 （一）渗透浓度 溶液中能产生渗透效应的溶质粒子（分子或离子）统称为渗透活性物质。医学上把渗透活性物质的总物质的量浓度称为渗透浓度，用符号cos表示，其常用单位为molL-1或mmolL-1。 医学上常用渗透浓度来间接表示溶液渗透压的大小。,例1-4 计算50.0gL-1葡萄糖溶液和9gL-1生理盐水溶液的渗透浓度。 解：葡萄糖为非电解质，

13、i=1；NaCl为强电解质，i=2，根据题意得： 答：50.0gL-1葡萄糖溶液的渗透浓度为278molL-1，9gL-1生理盐水溶液的渗透浓度为308molL-1。,（二）等渗、低渗和高渗溶液 渗透压相等的两种溶液，称为等渗溶液；渗透压不等的两种溶液，其中渗透压高的称为高渗溶液，渗透压低的称为低渗溶液。 临床上规定血浆总渗透浓度正常范围是280320 mmolL-1，规定： 280320 mmolL-1 等渗溶液 小于280 mmolL-1 低渗溶液 大于320 mmolL-1 高渗溶液,1. 生理盐水(0.154molL-1或9.0gL-1NaCl溶液)，毫渗透量浓度 为308mOsmL-

14、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

15、的高渗溶液有：,临床上常用的等渗溶液,大量输液时遵循的基本原则,在临床上，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”。,临床给病人大量补液时，用等渗溶液是一个基本原则。 红细胞在不同溶液中的形态不同！,（三）晶体渗透压和胶体渗透压 血浆中含有低分子的晶体物质（如氯化钠、葡萄糖和碳酸氢钠等）和高分子的胶体物质（如蛋白质）。血浆渗透压是这两类物质所产生渗透压的总和，其中由低分子晶体物质产生的渗透压叫做晶体渗透压；由高分子胶体物质产生的

16、渗透压叫做胶体渗透压。,晶体渗透压和胶体渗透压在维持体内盐-水平衡上发挥着不同的作用。细胞膜将细胞内液和外液隔开，并只能让水分子自由通过膜内外，而K+、Na+不易透过。如人体内缺水时，细胞外液的盐浓度升高，晶体渗透压增大，于是细胞内水分子向外渗透，造成细胞失水；如果大量饮水或输入过多的葡萄糖溶液，则使细胞外液的水分子向细胞内渗透，严重时可引起水中毒。,水中毒,水中毒是指过多的水进入细胞内，导致细胞内水过多。而水过多是指水在体内潴留超过正常体液量而言。同属于稀释性低钠血症的范畴。 水中毒：在肾功能不全或有抗利尿激素分泌过多（如大手术，严重外伤等应激状态下）时，如摄入过量液体，则因肾不能将过多的水

17、分排出，而造成体内水分积聚。体内水分过多，可使细胞外液稀释扩张，并渗入细胞而引起细胞内水肿。 急性水中毒时病人头痛，乏力，意识不清，嗜睡，躁动，抽搐，昏迷，体重增加。血钠低于正常（可降至120mmol/L以下）。 治疗原则主要是严格控制水分摄入，形成水的负平衡，一般轻症病人即可好转。每日入水量限制在700-1000ml以下。重症病人则须用高渗氯化钠溶液，使细胞内水分渗出，同时用速尿进行利尿，以免血容量继续扩张。肾功能衰竭的病人要用透析疗法排出体内积水。,水肿,毛细血管壁也是体内的一种半透膜，隔着血浆和组织间液，它能让水、葡萄糖、尿素、氨基酸及各种离子自由通过，而不允许蛋白质高分子通过，如血浆中

18、蛋白质减少时，血浆中的胶体渗透压就会降低，血浆中的水就会透过毛细血管壁进入组织间液，致使血容量（人体血液总量）降低，而组织间液增多，这是形成水肿的原因之一。,第四节 溶胶和高分子化合物溶液,一、溶胶 （一）胶团的结构 溶胶是指直径1100nm的固体颗粒分散在分散介质里的分散体系。溶胶的分散相粒子即胶粒，是由许多小分子、原子或离子聚集而成的，具有双电子层结构。下面以AgI溶胶为例说明胶团结构。,实验表明，在AgNO3和KI反应中，若AgNO3过量，则胶核吸附n个Ag+而带正电荷（a）；反之，若KI过量，则胶核吸附n个I-而带负电（b）。,（a）AgNO3过量时 （b）KI过量时,体系中与胶核所带

19、电荷电性相反的离子称为反离子。一方面，由于反离子带有与胶核表面电荷电性相反的电荷，在静电引力作用下，使之有靠近胶核的趋势；另一方面，反离子由于扩散运动，使之有远离胶核的趋势。当这两种趋势达到平衡时，使体系反离子按一定的浓度梯度分布，形成胶粒。还有部分反离子松散地分布在胶粒周围，构成扩散层。所谓双电子层就是指带有相反电荷的吸附层与扩散层。胶粒与扩散层构成胶团。,胶团结构的表示方法如下： AgI正溶胶的胶团结构 其中mn，nx。从上述AgI溶胶的胶团结构可知，胶粒带正电，但整个胶团是电中性的。,（二）溶胶的性质 1.光学性质丁达尔（Tyndall）效应,在暗室中用一束强光投射到溶胶上，从光束的垂直

20、方向上可以清楚地观察到一条光带，这是溶胶的丁达尔效应。丁达尔效应是光的散射现象。,由于溶胶粒子的直径大小在1100 nm之间，稍小于可见光波长（400700 nm），当可见光透过溶胶时会产生明显的散射作用。 而对于真溶液，由于分子或离子直径远小于光的波长，光发生透射，显得清澈透明。因此，可以用丁达尔现象区分溶胶和真溶液。,2.动力学性质布朗（Brown）运动 将一束强光透过溶胶并在光的垂直方向用超显微镜观察，可以观测到溶胶中的粒子在不停地作不规则的运动，这种不停的无规则的运动称为布朗运动。,3.电学性质电泳 在一个U形管中，加入棕色的Fe(OH)3溶胶，然后插上电极并通直流电，阴极附近颜色逐渐

21、变深，表示氢氧化铁胶粒向阴极移动。,这种胶粒在电场作用下定向移动的现象叫电泳。 溶胶的电泳方向可以判断其胶粒带电情况，向阳极迁移的胶粒带负电，向阴极迁移的胶粒带正电。 一般情况下，大多数金属硫化物、硅酸、金、银等溶胶，胶粒带负电；大多数金属氢氧化物溶胶，胶粒带正电。,4.溶胶的稳定性和聚沉 （1）溶胶的稳定性 溶胶是不稳定体系，具有自发聚结的趋势，应该很容易聚结而下沉，但事实上很多溶胶相当稳定。溶胶的稳定性原因有以下几点： 溶胶分散程度高，胶粒体积小，具有强烈的布朗运动，可以克服重力作用而不易下沉。在溶胶体系中，由于胶粒都带有相同的电荷，它们相互排斥阻止了彼此的靠近。胶团中的吸附层离子和扩散层

22、离子都能发生水化作用，在其表面形成具有一定强度和弹性的水化膜，这层水化膜阻止了胶粒之间的直接接触，使胶粒碰撞时不致引起聚沉。,（2）溶胶的聚沉 溶胶的稳定是暂时的、有条件的、相对的。从溶胶的稳定性来看，只要破坏了溶胶稳定性的因素，溶胶粒子就会聚结而沉降，这个过程称为溶胶的聚沉。 电解质对溶胶的聚沉作用 加热聚沉 溶胶的相互聚沉 天然水中的悬浮粒子一般为带负电的胶粒 例如：明矾KAl(SO4)212H2O能用于净水,二、高分子化合物溶液 高分子化合物是指具有较大相对分子质量的大分子化合物，如蛋白质、纤维素、淀粉、动植物胶、人工合成的各种树脂等。 高分子化合物在适当的溶剂中能强烈的溶剂化，形成很厚

23、的溶剂化膜而溶解，构成了均匀、稳定的分散系，称为高分子化合物溶液。高分子化合物溶液的本质是真溶液，丁达尔现象不明显。加入少量电解质无影响，加入多时引起盐析。,在溶胶中加入适量高分子化合物溶液，可以显著的增加溶胶的稳定性，这种现象叫高分子化合物的保护作用。 例如，作为防腐药的蛋白银是一种胶体银制剂，其制备过程中将蛋白质高分子化合物加入到胶体银中，使之比普通银溶胶更稳定、浓度更高、银粒更细。,第五节 表面现象,体系中物理和化学性质完全相同的部分称为相。两相接触时的交界面称为界面，若其中一相为气体，则通常称为表面。由于相界面分子与相内部分子的受力情况不同，因此在相界面就会产生一些特殊的性质，人们把这种产生在相界面上的特殊物理和化学现象统称为界面现象或表面现象。,一、表面张力和表面能 水内部水分子在内部移动不做功。 水表面的水分子受到的引力不对称，结果导致水面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力（）。大小与温度和界面两相物质的性质有关，单位是Nm-1。,若要扩展表面，把液体分子从内部移到液体的表面层去，就必须克服向内的引力而做功，此功转化为移到表面层的分子的位能，称为表面能（Es）。实验表明，表面能Es与表面张力和表面积A有下列关系： Es = A 降低表面能有两条途径：一是减小表面积；二是降低表面张力，这可通过表面吸附来实现。,二、表面活性剂