Transcript 第二章溶液
第二章 溶液 【教学目标】 1．掌握物质的量浓度，质量浓度，质量分数， 体积分数的定义；熟悉四种浓度的计算 2．熟悉渗透现象的产生及产生条件，渗透压力 与浓度，温度的关系 3．了解渗透压力在医学上的意义 【教学重点】 渗透压力在医学上的意义 【教学难点】 渗透浓度的计算 【教学方法】 讲解和多媒体教学结合 第一节 溶液组成量度的表示方法 一．物质的量浓度（CB） 1． 定义：CB=nB/V 2． 单位：mol·L-1;mmol·L-1;μmol·L-1 3． nB=mB/MB 二．质量浓度（ρB） 1． 定义：ρB＝mB/V 2． 单位：g·L-1 ;mg·L-1 ; μg·L-1 3． CB和ρB的关系：ρB＝CB·MB 三．质量分数（ωB）和体积分数（φB ） ωB=mB/m 单位为1 φB＝VB/V 单位为1 质量分数B 定义： 指某物质的质量与混合物(或溶液)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： mB mB B m A mB m 例：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 mB 10 B 0.091 m 110 体积分数B 定义 指在相同温度和压力下，溶质B的体积VB与混合物 (或溶液)体积V之比。用符号B表示。 B VB V 例：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：VB＝750ml, V=1000ml VB 750 B 0.75(或75%） V 1000 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 B mB V 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 例：在100ml生理盐水中含有0.90gNaCl，计算 生理盐水的质量浓度。 解：mB=0.09g V=100ml=0.1L mB 0.90 B 9.0 g / L V 0. 1 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 混合物的体积V。用符号CB表示 nB CB = V 物质的量浓度单位 nB为物质的量,SI单位为mol或mmol V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”。 例：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：已知 M=40g/mol 10.0 mB nB M 40.0 1000 3 CB 2.5010 100 V V 1000 浓度相互换算 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。 应用 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，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 ρB和物质的量浓度CB。如静脉注射的氯化钠溶液，应同时标明 ρ（NaCl）＝9 g·L-1，C（NaCl）＝0.15 mol·L-1。 2． 举例进行ρB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mmol·L-1表示） （2）100g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。 第二节 溶液的渗透压力 一．渗透现象和渗透压力 1.渗透现象：由溶剂（水）分子通过半透膜，由纯溶剂进入 溶液（或由稀溶液进入浓溶液）的自发过程。 2. 渗透现象产生的条件、结果与方向 渗透的条件： （1）半透膜的存在 （2）半透膜两侧的溶液浓度不相等，即膜两侧的溶液存在浓度差 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 3. 渗透现象产生的原因 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。 4. 渗透压力 （1）定义 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π表示。 （2）单位 KPa或Pa （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 水处理系统工艺流程 浓水 进水 砂 滤 器 活 性 炭 RO 1 终端过滤 纯水罐 纯水 RO 2 二、渗透压力与浓度、温度的关系 溶液的渗透压与温度、浓度的关系： 范特荷甫公式：Π＝cRT 式中 Π －溶液的渗透压 kPa c－溶液浓度 mol/L T－绝对温度 K(273.15＋t0C) R－气体常数 8.31kPa·L·mol-1·K-1 由上式可知： 稀溶液的渗透压与溶液的物质的量浓度及绝对温度 成正比，而与溶质及溶剂的种类无关。 a.在一定温度下，溶液的渗透压与它的浓度 成正比。 C b.在一定浓度下，溶液的渗透压与绝对温度 成正比。 T Π＝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 Π＝cRT适用范围 特别指出： Π＝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Π相同。 当两种非电解质溶液的c不同时，c大，它的Π就大 计算电解质溶液的渗透压 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Π＝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 Π＝icRT 式中i－校正因子 i是溶质的一个分子在溶液中能产生的粒子数 例如：0.3mol/LNaCl Π 1(i=2) 0.3mol/LC6H12O6 Π 2 (i=1) 则 Π 1＝2 Π 2 例：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。 解： m V nRT RT M mRT 5.0 8.31410 298 M V 1.80102 1 4 -1 6.9910 (g mol ) 3 三. 渗透压力在医学上的意义 (一) 医学中的渗透浓度Cos 定义： 是指溶液中渗透活性物质的质点（分子、离子） 的总溶液。 用符号“Cos”表示 医学上的单位： 渗量·升－1Osmol/L或 毫渗量·升－1 mOsmol/L 渗透浓度实际上反映了溶液的渗透压的大小。 例题1： 求50g/L葡萄糖溶液的渗透浓度（ mOsmol/L ） 解： CB ＝ ρB / MB 50 例题2： × 1000 ＝ 278 mOsmol/L 180 求9.0g/LNaCl溶液的渗透浓度（ mOsmol/L ） 解： CB ＝ ρB / MB 9.0 58.5 × 2 × 1000 ＝ 308 mOsmol/L （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280－320mmol/L 临床上规定 凡渗透压在280－320mmol/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 280mmol/L 高渗 320mmol/L 问： 1、为什么用9.00 g/L NaCl 溶液作为补液？ 2、等渗溶液有哪些？ 临床上常用的等渗溶液 1. 生理盐水(0.154mol·L-1或9.0g·L-1NaCl溶液)，毫渗透量浓度 为308mOsm·L-1。 2. 0.278mol·L-1或50g·L-1葡萄糖溶液,亳渗量溶液浓度为 278mOsm·L-1（近似于280mOsm·L-1）。 3. 0.149mol·L-1或12.5g·L-1碳酸氢钠溶液，毫渗透量浓度为 298mOsm·L-1 临床上常用的高渗溶液有： 1. 0.513mol·L-1NaCl溶液，毫渗透量浓度为1026mOsm·L-1. 2. 0.278mol·L-1葡萄糖氯化钠溶液（是生理盐水中含 0.278mol·L-1葡萄糖）,毫渗透量浓度应为 308+278=586mOsm·L-1,其中生理盐水维持渗透压,葡萄糖则 供给热量和水. 3. 2.78mol·L-1葡萄糖溶液，毫渗透量浓度为2780mOsm·L-1。 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”。 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。 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。 在医学上，溶液的等渗、低渗或高渗是以血浆总渗透 压为标准。 红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态示意图 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 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. 9.0 g/L NaCl B. 90.0 g/L NaCl C. 50.0 g/L 葡萄糖 D. 生理盐水的10倍稀释液 E. 100.0 g/L 葡萄糖溶液 透析 透析是一个溶解于血液的溶质透过半透膜扩散到另一种溶液 中的过程。这意味着血液中的废物可通过这一特殊的膜除去。而 且，透析液的重碳酸盐能够扩散到血液中中和酸，纠正身体的失 衡状态。 血透时，血液通过前臂一条特别建立的静脉，即动静脉瘘进 入到透析液中，并在此进行交换。这一过程需要使用机器。在血 透中，血液通过塑料管引导流到透析器中。透析器是由半透膜制 成的一捆空心纤维。透析液类似于血液的盐成分，但不含废物。 通常一次透析需4小时，患者需要一周透析3次。 腹透是把透析液通过硅胶管输入到腹膜腔。腹膜腔的天然薄 膜层是一个半透膜，废物和过多的水从体内通过此膜进入到透析 液里。透析液在腹部进行了交换后，就可吸出体外抛弃。腹透采 用的透析液是无菌的，而且包含了盐和高浓度葡萄糖。每次交换 时，患者需吸出旧的液体并注入新液体，大约需要45分钟。目前 腹膜透析主要有两种：持续不卧床腹膜透析（CAPD）和持续循 环腹膜透析（CCPD）。 （三） 晶体渗透压力和胶体渗透压力 血浆中的渗透压力分为晶体渗透压力和胶体渗透压力两种 晶体渗透压力 胶体渗透压力 产生根源 低分子晶体物质如： NaCl、NaHCO3、葡萄 糖、氨基酸等 高分子胶体物质如： 蛋白质、核酸等 压力大小及原因 大（759.9～767kPa）； ρB小（7.5g/L）；ic大 →π大 小（2.9～4.0kPa）；ρB 小（70g/L）；ic小→π 小 维持细胞内外的水盐平 衡起重要作用 维持血液与组织液之间 的水盐平衡起重要作用 作用