第二章_溶液的濃度與滲透壓

1、第二章第二章 溶液的濃度與滲透壓溶液的濃度與滲透壓 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量等基本概念并學(xué)會(huì)其有關(guān)計(jì)算 2溶液濃度的表示方法：物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)和體積分?jǐn)?shù) 3溶液濃度之間的換算、溶液的稀釋與配制 4滲透現(xiàn)象和滲透壓的基本概念及滲透壓的大小與溶液濃度、溫度之間的關(guān) 5滲透壓在醫(yī)學(xué)中的意義第一節(jié) 物質(zhì)的量 一、物質(zhì)的量 （一）物質(zhì)的量 物質(zhì)的量是表示以一特定數(shù)目的基本單元粒子為集體的，與基本單元粒子數(shù)成正比的物理量。它與長(zhǎng)度、時(shí)間、質(zhì)量等一樣，是國(guó)際單位制（SI）的七個(gè)基本單位之一。用符號(hào)nB或n（B）表示，B表示這種基本單元粒子的化學(xué)式（分子式、原子符號(hào)或離子

2、符號(hào)等）。 例如：氫原子的物質(zhì)的量：nH或n（H） 鈉離子的物質(zhì)的量：或n（Na+）硫酸的物質(zhì)的量： 或n（H2SO4） （二）“物質(zhì)的量”單位摩爾 每個(gè)物理量都有其特定的單位，1971年第十四屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)（CGPM）上規(guī)定物質(zhì)的量的單位是“摩爾”，符號(hào)是mol，并規(guī)定：當(dāng)某一定量的物質(zhì)中，所包含的基本粒子數(shù)目與0012kg里所含的碳原子數(shù)相等，由這些粒子所構(gòu)成的物質(zhì)的量就稱為1摩爾 阿佛加德羅常數(shù): 0012kg所包含的碳原子數(shù)到底是多少呢？意大利科學(xué)家阿伏加德羅通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)得其近似值為6021023個(gè)。所以6021023這個(gè)常數(shù)就稱之為阿佛加德羅常數(shù)，用符號(hào)NA來(lái)表示。即NA=602

3、1023個(gè)mol1，因此可以說(shuō)：1mol任何物質(zhì)都含有6021023個(gè)基本單元。 如圖所示：1molC含有6021023個(gè)碳原子； 1molH2O含有6021023個(gè)水分子；1molC H4含有6021023個(gè)甲烷分子，同理可得：1molCa2+含有6021023個(gè)鈣離子。 由此類推：物質(zhì)的量相等的任何物質(zhì)，其包含的基本粒子數(shù)也一定相等。因此05mol H2與05molO2所含的氫分子和氧分子數(shù)是相等的，都為3011023個(gè)。因此，物質(zhì)的量nB與基本粒子數(shù)N、阿佛加德羅常數(shù)NA之間存在著如下關(guān)系：BANn N=或 N = nBNA 二、摩爾質(zhì)量 （一）摩爾質(zhì)量 摩爾質(zhì)量:1mol物質(zhì)所具有的質(zhì)

4、量。 用符號(hào)MB或M（B）來(lái)表示。它是等于該物質(zhì)的質(zhì)量mB與該物質(zhì)的物質(zhì)的量nB的比值。即： 顯然，摩爾質(zhì)量的國(guó)際單位是kgmol1，化學(xué)上和醫(yī)學(xué)上多采用gmol1，中文符號(hào)是克摩1。 如：MNaCl或M（NaCl）表示氯化鈉的摩爾質(zhì)量； BBBmMn= 12恰好是碳的相對(duì)原子質(zhì)量，因?yàn)樵氐南鄬?duì)原子質(zhì)量是元素的平均原子量與原子質(zhì)量的1/12之比。由此可以推出其它元素原子的摩爾質(zhì)量、分子的摩爾質(zhì)量、離子的摩爾質(zhì)量，也是以gmol1為單位，數(shù)值上就等于它們的相對(duì)原子量、相對(duì)分子量或相對(duì)離子量。 例如：1mol C的質(zhì)量是12g， 記為：M（C）=12 gmol1 1mol Fe的質(zhì)量是56g，

5、記為：M（Fe）=56 gmol1 綜上所述：任何物質(zhì)的摩爾質(zhì)量MB是以gmol1為單位，其數(shù)值就等于這種物質(zhì)的化學(xué)式量。 由摩爾質(zhì)量的定義可得： 物質(zhì)的量nB、 、物質(zhì)的質(zhì)量mB與物質(zhì)的摩爾質(zhì)量MB三者之間的關(guān)系為： 或mB = nBMBBBBmnM= 例21 28g的氯化鈉含NaCl的物質(zhì)的量為多少摩？其中含鈉原子、氯原子的物質(zhì)的量各為多少摩？ 解：因?yàn)镹aCl的摩爾質(zhì)量為58 gmol1 所以 ： n（O）= 1n（NaCl）=105=05mol n（H）= 1n（NaCl）=105=05mol 答：29g氯化鈉含NaCl的物質(zhì)的量是：05mol， 鈉原子、氯原子的物質(zhì)的量是05mol

6、m(NaCl)29gn(Na)0.5molM(NaCl)58g/mol= 例2 3mol的葡萄糖（C6H12O6）的質(zhì)量為多少克？其中含碳、氫、氧原子的物質(zhì)的量是多少摩爾？ 解：葡萄糖（C6H12O6）的摩爾質(zhì)量是：180gmol1 則3mol葡萄糖的質(zhì)量為： m（C6H12O6）=n（C6H12O6）M（C6H12O6） =3mol180gmol1 =54g n（C）= n（O）=6 n（C6H12O6） =63=18mol n（H）=12 n（C6H12O6）=123=36mol 答：3mol的的質(zhì)量為54克。碳、氫、氧原子的物質(zhì)的量各是18、18、36摩爾。 （二）氣體摩爾體積 氣體摩爾

7、體積是指1mol氣體物質(zhì)所占有的體積。一般用單位L/mol。 實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下（0，101325Pa），1mol任何氣體所占的體積都約為224L，這個(gè)體積叫做氣體摩爾體積，根據(jù)氣體的體積，可以計(jì)算出氣體的物質(zhì)的量： 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，由于氣體物質(zhì)的體積是由分子之間的距離來(lái)決定的，不同物質(zhì)氣體的分子之間的距離幾乎相等，因而它們的氣體的摩爾體積幾乎相等；而液體、固體的體積是由它們的分子或原子大小來(lái)決定的，不同的分子或原子的的大小不同，因而固、液體的摩爾體積是沒(méi)有相應(yīng)的規(guī)律。BBVn22.4= 例2312041024個(gè)H2分子的物質(zhì)的量、質(zhì)量和體積各為多少？ 解：因?yàn)?molH2的分子個(gè)數(shù)是602

8、1023個(gè)，所以12041024個(gè)H2分子的物質(zhì)的量是：n（H2）= 又因?yàn)镠2的摩爾質(zhì)量是2gmol1，故H2的質(zhì)量： m= n（H2）M（H2） =2mol2gmol1=4g H2的體積為2mol224L/mol=448L 答：12041024個(gè)H2O分子的物質(zhì)的量是2mol，其質(zhì)量是4g，體積為448L。242223AN(H )1 204 10n(H )2(mol)N6 02 10=第二節(jié) 溶液的濃度 溶液是由溶質(zhì)和溶劑兩部分組成的分散系，溶液的濃度主要是指溶液中的溶質(zhì)與溶液的比值： 濃度= 溶質(zhì)的量可用質(zhì)量、物質(zhì)的量、體積等來(lái)表示；溶液的量也可用質(zhì)量、體積等來(lái)表示，所以溶液濃度的表示方

9、法有很多種，而本章僅將在醫(yī)學(xué)上常用的幾種方法介紹如下。溶液的量溶質(zhì)的量 一、溶液濃度的表示法 （一）物質(zhì)的量濃度 物質(zhì)的量濃度簡(jiǎn)稱為濃度，它的定義為：溶質(zhì)B的物質(zhì)的量nB與溶液的體積V之比，用符號(hào)CB來(lái)表示，即： CB= = 物質(zhì)的量濃度的單位是molm3，醫(yī)學(xué)上常用molL1、mmolL1、umolL1。 使用物質(zhì)的量濃度必須指明基本單元，因?yàn)樵陔娊赓|(zhì)溶液中溶質(zhì)大多是以離子分散在溶劑中。例如C（NaCl）=02 molL1的溶液中： C（Na+）=02 molL1、C（Cl）=02 molL1。VnBVMmBB 例24 臨床上給病人輸液采用的生理鹽水（NaCl的水溶液）的規(guī)格是：05L的生理

10、鹽水中含有45g的NaCl，則生理鹽水的物質(zhì)的量濃度為多少？ 解：已知：m（NaCl）=45g V=05L，M(NaCl)=585g/mol 則：C(NaCl)= = =0154molL1 答： 生理鹽水的物質(zhì)的量濃度為0154molL1。M(NaCl)Vm(NaCl)4.5g58.5g/mol0.5L （二）質(zhì)量濃度 溶液的質(zhì)量濃度是指溶質(zhì)B的質(zhì)量mB與溶液的體積V之比，用符號(hào)B來(lái)表示。即 B = B的SI單位是kgm3，醫(yī)學(xué)上常用gL1 、mgL1、u gL1。VmB 例27 臨床上治療酸中毒常用乳酸鈉（Na C3H5O3）注射針劑，它的規(guī)格是每支20ml中含乳酸鈉的質(zhì)量是224g，計(jì)算該

11、針劑的質(zhì)量濃度為多少? 解：已知 m（Na C3H5O3）=224g， V=20ml=002L B = = =112gL1 答：臨床上治療酸中毒的乳酸鈉針劑的質(zhì)量濃度為112gL1。VmB0.02L2.24g （三）質(zhì)量分?jǐn)?shù) 溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是指：溶質(zhì)B的質(zhì)量mB與溶液的質(zhì)量m之比，用符號(hào)B來(lái)表示。 即 B= 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的量綱為1，可以用小數(shù)或百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。例如：工業(yè)濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是B=098或B=98%。即100g濃硫酸溶液中含純硫酸是98g。mmB 例210 高溫操作的工人，由于出汗太多，常常需要喝一些鹽水來(lái)調(diào)節(jié)體內(nèi)NaCl的平衡，這些鹽水是每1000g的飲用水中加入9克的食鹽，則這種鹽水的

12、質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？ 解：已知：m（NaCl）=9g m=1000g+9g=1009g 則（NaCl）= = 0009 答：這種食鹽水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是0009。mmNaCl1009g9g （四）體積分?jǐn)?shù) 溶液的體積分?jǐn)?shù)是指在相同的溫度和壓強(qiáng)下，溶質(zhì)B的體積VB與溶液的體積V之比，用符號(hào)B來(lái)表示 即 B = 體積分?jǐn)?shù)的量綱也和質(zhì)量分?jǐn)?shù)一樣為1，可用小數(shù)或百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，當(dāng)溶質(zhì)在常溫常壓下是液態(tài)時(shí)，臨床上常用體積分?jǐn)?shù)來(lái)表示這種溶液的濃度。如臨床上用的消毒酒精的體積分?jǐn)?shù)為 B=075或B=75%，它表示的物理意義是100ml消毒酒精中，含純乙醇是75ml。VVB 二、溶液濃度的換算 （一）物質(zhì)的量濃度CB與質(zhì)

13、量濃度B之間的換算 根據(jù)溶液的質(zhì)量濃度公式B= 和物質(zhì)的量濃度的計(jì)算公式CB= = 可得出質(zhì)量濃度B和物質(zhì)的量濃度CB之間的換算公式是： CB= 或 B=CBMBVmBVnBVMmBBBBM 例212 正常人每100ml血清中含1652mgHCO3-離子，計(jì)算正常人血清中HCO3-的質(zhì)量濃度和物質(zhì)的量濃度分別為多少? 解：由 B= 得正常人血清中HCO3-質(zhì)量濃度為： (HCO3-)= = =1652g/L 又 CB= C(HCO3-)= = =0027mol/L 答： 正常人血清中HCO3-的質(zhì)量濃度和物質(zhì)的量濃度分別為：1652g/L和002VmB3m(HCO )V-100ml165.2m

14、gBBM3HCOHCO3M-61g/mol1.652g/L （二）質(zhì)量分?jǐn)?shù)B與物質(zhì)的量濃度CB之間的換算 根椐溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算公式B= 和溶液的物質(zhì)的量濃度的計(jì)算公式 CB= = 可推導(dǎo)出溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)B與物質(zhì)的量濃度CB之間的換算公式為： CB = 或 B = 其中是溶液的密度，與質(zhì)量濃度B是有區(qū)別的。mmBVnBVMmBBBM.MCBB 三、溶液的稀釋 稀釋就是在一定量的溶液中再加入一定量的溶劑使溶液的體積增大、濃度減少的過(guò)程，因此稀釋前后溶質(zhì)的量是沒(méi)有改變的，即： 稀釋前溶質(zhì)的量 = 稀釋后溶質(zhì)的量 稀釋前溶液的濃度稀釋前溶液的體積 = 稀釋后溶液的濃度稀釋后溶液的體積 由此可得稀釋

15、公式為：CB1V1 = CB2V2 B1V1 = B2V2 B1V1 = B2V2 對(duì)于濃度為質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)時(shí)，其稀釋公式是： B1m1 = B2m2 這些稀釋公式可以統(tǒng)一用一個(gè)式子來(lái)表示，即 CB1V1 = CB2V2 使用這個(gè)稀釋公式時(shí)，一定要注意：濃度的表示方法要前后一致；體積的單位要前后一致。 例214 臨床上需要 配制molL1乳酸鈉（NaC3H5O3）溶液600ml來(lái)治療酸中毒，需要1molL1乳酸鈉多少支（每次規(guī)格是20ml）？ 解：已知 C（NaC3H5O3）1 = 1molL1 C（NaC3H5O3）2 = molL1； V2 = 600ml CB1V1 = CB2V2 C（Na

16、C3H5O3）1V1=C（NaC3H5O3）2V2 1 molL1V1= molL1600ml V1=100ml 100/20=5（支） 答：配制molL1乳酸鈉（NaC3H5O3）溶液600ml來(lái)治療酸中毒，需要1molL1乳酸鈉5支。四、溶液的配制第三節(jié)溶液的滲透壓第三節(jié)溶液的滲透壓 一滲透現(xiàn)象和滲透壓力1. 1.滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象：溶劑分子通過(guò)半透膜從純?nèi)軇┻M(jìn)入溶液或從稀溶液進(jìn)入濃溶液的過(guò)程，簡(jiǎn)稱滲透。半透膜：半透膜：只允許某些物質(zhì)透過(guò)，而不允許另外一些物質(zhì)透過(guò)的薄膜。動(dòng)物的膀胱膜、細(xì)胞膜、人造羊皮紙和火棉膠膜等都是半透膜。細(xì)胞膜只允許水、葡萄糖、CO2、O2、氨基酸等小分子物質(zhì)通過(guò)；而不

17、允許蛋白質(zhì)、核酸、脂類等大分子物質(zhì)通過(guò)。2.2.滲透現(xiàn)象的產(chǎn)生滲透現(xiàn)象的產(chǎn)生條件：條件：有半透膜存在；半透膜兩側(cè)存在濃度差。結(jié)果：結(jié)果：縮小膜兩側(cè)的濃度差方向：方向：溶劑(水)分子從純?nèi)軇┫蛉芤簼B透或從稀溶液向濃溶液滲透。原因：原因：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)純?nèi)軇┲械娜軇┓肿訑?shù)目大于溶液中的溶劑分子數(shù)目，在單位時(shí)間內(nèi)，由純?nèi)軇┩ㄟ^(guò)半透膜進(jìn)入溶液中的溶劑分子比由溶液進(jìn)入純?nèi)軇┲械娜軇┓肿佣?，致使液面升高?.3.滲透壓力滲透壓力在一定溫度下，將液面高度相等的溶液和純?nèi)軇┯冒胪改じ糸_，恰能阻止?jié)B透發(fā)生而在溶液上方所施加的壓力稱為該溫度下該溶液的滲透壓。用符號(hào)表示，SI單位為Pa。二滲透壓力與濃度、溫度的關(guān)系二滲

18、透壓力與濃度、溫度的關(guān)系1886年，荷蘭化學(xué)家Vant Hoff歸納出稀溶液的滲透壓力與溶液的熱力學(xué)溫度、濃度成正比。用方程式表示： ：溶液的滲透壓力(Pa)T：絕對(duì)溫度(K)，絕對(duì)溫度 = 攝氏溫度 + 273R：摩爾氣體常數(shù)，R = 8.314 JK-1mol-1cB：物質(zhì)的量濃度(molm-3)Bc RT的重要意義的重要意義Vant Hoff方程表明：在一定溫度下，稀溶液的滲透壓僅與溶液的濃度成正比，即僅與單位體積內(nèi)溶質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)數(shù)成正比，而與溶質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)；不論溶質(zhì)微粒是小分子或大分子，只要溶液中溶質(zhì)粒子的數(shù)目相等，則滲透壓就相同。 Bc RT例：例：將35.0 g血紅蛋白(Hb)溶于純水

19、中，配制成1.00 L溶液，在298 K時(shí)測(cè)得溶液的滲透壓力為1.33 kPa，求Hb的相對(duì)分子量。解：答：Hb的相對(duì)分子量為6.52104 g/mol。 113334135.0 8.314 298 1.33 10 1.00 106.52 10HbHbm RTMVgJ molKKPamg mol滲透濃度滲透濃度c cosos 溶液中能產(chǎn)生滲透效應(yīng)的各種溶質(zhì)粒子(分子或離子)的總的物質(zhì)的量的濃度稱為滲透濃度。用符號(hào)cos表示，常用單位為mol/L、mmol/L。對(duì)于：非電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液： Bc RTosc RT例例1 1：生理鹽水和葡萄糖溶液的質(zhì)量濃度分別為9 g/L和50 g/L，計(jì)算生

20、理鹽水和葡萄糖溶液的滲透濃度各為多少。解：NaCl為強(qiáng)電解質(zhì)，在溶液中完全解離：葡萄糖是非電解質(zhì)，在水中不解離答：生理鹽水和葡萄糖溶液的滲透濃度分別為0.308和0.278 mol/L。,22 9 /20.308 /58.5 /NaClNaCl osNaClNaClNaClNaClNaClg Lccccmol LMg mol,50 /0.278 /180 /osg Lccmol LMg mol葡葡葡葡三滲透壓在醫(yī)學(xué)上的意義三滲透壓在醫(yī)學(xué)上的意義 1. 1.等滲、低滲和高滲等滲、低滲和高滲相同溫度下，滲透壓相等的兩種溶液被稱為等滲溶液。滲透壓不等的溶液，其中滲透壓相對(duì)較低的溶液，叫做低滲溶液；滲

21、透壓相對(duì)較高的溶液叫做高滲溶液。醫(yī)學(xué)上，溶液的等滲、低滲和高滲通常都是以血漿的滲透壓力或滲透濃度為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量。正常人血漿的滲透濃度約為280320 mmol/L，因此臨床上規(guī)定：等滲溶液：280320 mmol/L；低滲溶液：小于280 mmol/L；高滲溶液：大于320 mmol/L。紅細(xì)胞在不同濃度的紅細(xì)胞在不同濃度的NaCl溶液中的形態(tài)變化溶液中的形態(tài)變化 a.a.正常形態(tài)正常形態(tài)b.b.溶血溶血c.c.胞質(zhì)分離胞質(zhì)分離臨床上常用的等滲溶液臨床上常用的等滲溶液生理鹽水(0.154 mol/L或9.0 g/L NaCl溶液)，滲透濃度為308 mmol/L。0.278 mol/L或50 g/L葡萄糖溶液，滲透濃度為