医用化学 第一章 溶液

1第一章溶液第一节溶液的组成标度第二节溶液的渗透压第三节胶体溶液第四节表面现象和表面活性剂（自学）第五节乳状液和气溶胶（自学）2溶液（Solution）溶液是由一种以上的物质组成的分散系统。(物质以分子、离子等状态分散在另一种物质中所形成的均匀而稳定的分散体系。)3分散系统一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的系统称为分散系统，简称分散系。分散系统分散相：被分散的物质分散介质：容纳分散相的物质4分散系的分类分散相粒径分散系类型分散相粒子组成主要特征实例＜1nm分子分散系（真溶液）小分子或离子均相，稳定系统分散相粒子扩散快NaCl溶液葡萄糖溶液1～100nm胶体分散系溶胶胶粒（分子、离子或原子的聚集体）非均相、亚稳定系统分散相粒子扩散较慢Fe(OH)3溶胶As2S3溶胶高分子溶液高分子均相、稳定系统分散相粒子扩散慢蛋白质溶液核酸溶液＞100nm粗分散系粗分散相粒子非均相、不稳定系统易聚沉或分层泥浆乳汁5第一节溶液的组成标度物质的量浓度质量浓度质量分数体积分数溶液的稀释61.物质的量浓度(amountofsubstanceconcentration)定义:物质B的物质的量浓度：溶质B的物质的量nB除以溶液的体积V。用符号cB或c(B)表示VncBB单位：mol·m-3(SI单位)，mol·L-1、mmol·L-1、μmol·L-1。7如：1L溶液中含有98gH2SO4，该溶液的浓度：c(1/2H2SO4)=?mol·L-1c(H2SO4)=1mol·L-12基本单元可以是原子、分子、离子以及其它粒子（或其特定组合）。8例如：1SOHLmol142c指每升含有硫酸98克含义H2SO4基本单元*1FeLmol13c1SOH21Lmol142c1NaOHLmol3c指每升含有硫酸克9821指每升含有铁离子56克指每升含有氢氧化钠：3×40克42SOH21Fe3+NaOH9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MCa2+=40g/molCCa2+=nCa2+/V=mCa2+/M/V=0.010g/40.0×0.1=2.50×10-3mol/L10单位：kg·m-3(SI单位)g·L-1、mg·L-1、μg·L-1（医学常用单位）2.质量浓度（massconcentration）物质B的质量浓度ρB表示：VmBB质量浓度与物质的量浓度？思考：BcMBB11例：100ml生理盐水中含NaCl0.9g，计算生理盐水的质量浓度和物质的量浓度。解：ρNaCl=mNaCl/V=0.9g/0.10L=9.0g.L-1cNaCl=ρNaCl/MNaCl=9.0g.L-1/58.5g.mol-1=0.15mol·L-1123.质量分数（massconcentration）物质B的质量分数B式中：B量纲为一，即单位为1（小数，%表示）mmwBB13例：市售浓硫酸：密度（ρ）=1.84kg.L-1ωB=98%。计算：C1/2H2SO4和CH2SO4。BBBBBBBBBBMwVMwVVMmVnc14.1842LmolcSOH1218.3642LmolcSOH144.体积分数（volumefraction）定义：在相同温度和压力下，溶质B的体积VB与混合物(或溶液)总体积V之比。用符号B表示VVBB式中：B量纲为一，即单位为1（小数/%）15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：已知：VB＝750ml,V=1000mlB=VB/V=750/1000=0.75(75%)165.溶液的稀释公式法交叉法（自学）原理：稀释前后溶液中溶质的量不变。c1V1=c2V2ρ1V1=ρ2V21V1=2V2*ω1m1=ω2m2（m溶液的质量）17例：配制1000mL1.0mol·L-1的HCl溶液，需质量分数为37%的浓盐酸（密度为1.19g·mL-1）多少毫升？解：该浓盐酸的浓度为c11L×1.19g·mL-1×37%c1==12.1mol·L-136.5g·mol-1×1L设需该浓盐酸V1mL：c1V1（浓）=c2V2（稀）V1=c2V2/c1=1.0mol·L-1×1000mL/12.1mol·L-1=82.6mL18第二节溶液的渗透压19第二节溶液的渗透压渗透现象和渗透压溶液渗透压与浓度、温度的关系渗透压在医学中的意义20实验现象：如蔗糖的扩散扩散现象溶剂：纯溶剂→溶液溶质：浓溶液→稀溶液(自发过程)一、渗透现象和渗透压力21渗透：溶剂(水)分子通过半透膜，由纯溶剂进入溶液(或从稀溶液向浓溶液)的自发过程（净迁移）。半透膜：只允许溶剂分子透过，而溶质分子不能透过(如膀胱膜、硫酸纸、玻璃纸及机体内的细胞膜、毛细管壁等)。22渗透装置产生渗透现象必须具备的条件：(1)半透膜的存在(2)半透膜两侧的溶液浓度不相等渗透平衡：单位时间内溶剂分子进出半透膜数目相等的状态。纯水渗透方向：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。23π欲使膜两侧液面的高度相等并保持不变，即：维持渗透平衡，必须在溶液液面上加一压力才能实现。这时，溶液液面上所施加的压力就称为该溶液的渗透压力。纯水24半透膜(a)纯溶剂溶液半透膜(b)纯溶剂溶液半透膜(c)纯溶剂溶液溶剂的净转移Π渗透压力（osmoticpressure）:恰能阻止渗透现象继续发生而达到动态平衡时的压强。符号:π单位：常用Pa或kPa*25式中:Π为溶液的渗透压力；T为热力学温度；cB为溶液的物质的量浓度；R为气体常数，8.314kPa·L·mol-1·K-1。Π=cBRT1886年荷兰物理化学家Van’tHoff通过实验得出难挥发非电解质稀溶液的渗透压力与溶液的浓度、温度的关系：该式的意义：在一定温度下，溶液的Π与cB成正比，而与溶质的本性无关。溶液的这种性质称为依数性。二、溶液渗透压与浓度、温度的关系26例：将35.0g血红蛋白(Hb)溶于足量纯水中，配制成1.00L溶液，若此溶液在298K的渗透压是1.33kPa，计算Hb的摩尔质量。解:Hb的摩尔质量：BB318.31429835.01065.2()1.331mRTMVkgmolRTVMmRTcBBB27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/LNaClΠ1(i=2)0.3mol/LC6H12O6Π2(i=1)则Π1＝2Π2对于难挥发性电解质稀溶液的渗透压Π＝icBRT28三、渗透压力在医学上的意义（一）渗透浓度(osmolarity）渗透活性物质：溶液中产生渗透效应的溶质粒子(分子，离子)统称为渗透活性物质。根据Van’tHoff定律，在一定温度下，对于任一稀薄溶液，Π与cB成正比。因此可以用渗透活性物质的物质的量浓度来衡量溶液的渗透压大小。29渗透浓度(osmolarity）：溶液中渗透活性物质的总浓度，渗透活性物质的物质的量除以溶液的体积。符号：cos单位：mmol·L-130计算医院补液用的50.0g·L-1葡萄糖溶液和9.00g·L-1NaCl溶液(生理盐水)的渗透浓度(以mmol·L-1表示)。解：1111osL278mmolLmolmol180gL50.0g278.0c葡萄糖(C6H12O6)是非电解质NaCl是电解质1111osL308mmolL308mol2mol58.5gL9.00g.0c31（二）等渗、高渗和低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，则渗透压高的称为高渗溶液；渗透压低的称为低渗溶液。医学上以是以人血浆的渗透浓度为标准来确定：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32临床上大剂量输液中，常用50.0g·L-1的葡萄糖溶液、9.0g·L-1生理盐水、12.5g·L-1的NaHCO3溶液，为什么？生理等渗溶液在临床治疗中，当为病人大剂量补液时，要特别注意补液的浓度，否则可能导致机体内水分调节失常及细胞的变形和破坏。思考33如人红细胞的形态与其所处的介质的渗透浓度有关，这可以从红细胞在不同浓度的溶液中的形态加以说明(见图2-4)。红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态示意图溶血血栓34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。心、肾功能差者，输入大量等渗溶液易造成电解质潴留而出现水肿，可低渗输液。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。35晶体渗透压:低分子晶体物质产生的渗透压力如：电解质、葡萄糖、氨基酸等。血浆中含量渗透压晶体物质~7.5g·L-1766kPa胶体物质~70g·L-14kPa（三）晶体渗透压与胶体渗透压胶体渗透压:高分子胶体物质产生的渗透压力。如：蛋白质、糖类、脂质等。血浆总渗透压是这两种渗透压的总和。但是总渗透压绝大部分是由低分子晶体物质产生的。36晶体渗透压胶体渗透压概念由晶体物质(电解质和小分子)产生的Π由胶体物质(高分子物质)产生的Π生理功能调节细胞间液和细胞内液之间的水分转移调节细胞间液与血浆之间的水分转移半透膜细胞膜毛细血管壁二者的生理作用不同：37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。透析38溶胶是由分散相高度分散到介质中所形成的多相分散系统。分散相粒子：胶粒是由许多分子、原子或离子聚集而成一、溶胶特点：多相、高分散和聚集不稳定性（亚稳定系统）。按分散介质分类：气溶胶：烟尘、云雾。液溶胶：泡沫、原油、Fe(OH)3溶胶固溶胶：馒头、珍珠、合金。第三节胶体溶液39（二）溶胶的性质1.光学性质：丁达尔（Tyndall）现象2.动力学性质：布朗运动（BrownMovement）3.电学性质：电泳和电渗401.溶胶的光学性质—TyndallEffect将真溶胶、溶胶置于暗处，当一束光照射在溶胶上，从光束的垂直方向观察，可以清晰地看到一条光带，称为Tyndall现象。光反射光透射光散射41原因：溶胶的分散质粒子的直径在1~100nm之间，小于可见光的波长（400~760nm)，因此当光通过溶胶时发生明显的散射作用，产生Tyndall现象42Tyndall效应实际上已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。43树林中的丁达尔现象442.溶胶的动力学性质Brown运动由于介质分子的热运动不断地撞击着胶体粒子，使胶体粒子做不规则的折线运动，这种运动称Brown运动。溶胶粒子的布朗运动453、溶胶的电学性质电泳(electrophonesis)在外电场的作用下，分散相粒子在分散介质中作定向移动的现象。根据电泳方向可判断胶粒带何种电荷：Fe(OH)3溶胶向负极——带正电；As2S3溶胶向正极——带负电。46电渗(electroosmosis)在外电场作用下，分散介质的定向移动现象。－+多孔隔膜47应用：蛋白质、氨基酸和核酸等物质的分离和鉴定方面有重要的应用。例如在临床检验中，应用电泳法分离血清中各种蛋白质，为疾病的诊断提供依据。481.胶粒带电的原因(1)胶核界面的选择性吸附：部分Fe(OH)3与HCl作用：(三)溶胶胶团结构FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl沸腾Fe(OH)3+HClFeOCl+3H2OFeO++Cl-FeOCl胶粒中的胶核(原子、离子、或分子的聚集体)有吸附其它物质而降低其界面能的趋势。胶核常选择性的吸附组成与其相似的离子。例：制备Fe(OH)3溶胶，反应为:FeO+492.胶粒表面分子的离解：例：硅胶的胶核由许多xSiO2·yH2O分子组成，表层分子与H2O作用生成硅酸:H2SiO3HSiO3-