醫(yī)用化學(xué)-第1章-溶液

1、醫(yī)用化學(xué)-第1章-溶液溶液（Solution） 溶液是由一種以上的物質(zhì)組成的分散系統(tǒng)。(物質(zhì)以分子、離子等狀態(tài)分散在另一種物質(zhì)中所形成的均勻而穩(wěn)定的分散體系。) 2分散系統(tǒng) 一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中所形成的系統(tǒng)稱(chēng)為分散系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)分散系。分散系統(tǒng)分散相： 被分散的物質(zhì)分散介質(zhì)：容納分散相的物質(zhì)3分散系的分類(lèi)4第一節(jié) 溶液的組成標(biāo)度物質(zhì)的量濃度質(zhì)量濃度質(zhì)量分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù)溶液的稀釋51.物質(zhì)的量濃度(amount of substance concentration) 定義: 物質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度：溶質(zhì)B的物質(zhì)的量 nB 除以溶液的體積V。用符號(hào)cB或c(B)表示 單位： molm-3 (SI

2、單位) ，molL-1 、mmolL-1、 molL-1。 6如：1L溶液中含有98gH2SO4，該溶液的濃度： c(1/2H2SO4)= ? molL-1c(H2SO4)=1molL-1 2 基本單元可以是原子、分子、離子以及其它粒子（或其特定組合）。7 例如： 指每升含有硫酸98克含義 H2SO4基本單元* 指每升含有硫酸指每升含有鐵離子56克指每升含有氫氧化鈉： 340克Fe3+NaOH8例：100mL正常人的血清中含有10.0mgCa2+離子，計(jì)算 正常人血清中Ca2+離子的物質(zhì)的量濃度？解：已知 MCa2+ =40g/mol CCa2+ =nCa2+ / V =mCa2+ /M /V

3、 =0.010g/40.00.1 =2.5010-3 mol/L9單位：kgm-3(SI單位) gL-1 、mgL-1 、gL-1 （醫(yī)學(xué)常用單位）2. 質(zhì)量濃度（mass concentration） 物質(zhì)B的質(zhì)量濃度B表示：質(zhì)量濃度與物質(zhì)的量濃度？思考：10例：100ml生理鹽水中含NaCl 0.9g，計(jì)算生理鹽水的質(zhì)量濃度和物質(zhì)的量濃度。解：NaCl = mNaCl-1 cNaCl = NaCl /MNaCl-1-1 = 0.15molL-1113.質(zhì)量分?jǐn)?shù)（mass concentration） 物質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)B式中： B 量綱為一，即單位為1（小數(shù)，%表示）12 例： 市售濃硫酸：

4、密度（）-1 B=98% 。計(jì)算：C 1/2H2SO4和C H2SO4。134. 體積分?jǐn)?shù)（volume fraction）定義：在相同溫度和壓力下，溶質(zhì)B的體積VB與混合物(或溶液)總體積V之比。用符號(hào)B表示 式中： B量綱為一，即單位為1（小數(shù)/%）14例：取 750ml 純酒精加水配成 1000ml 醫(yī)用消毒酒精溶液，計(jì)算此酒精溶液中酒精的體積分?jǐn)?shù)。解：已知：VB750ml, V = 1000ml B = VB/V = 750/1000 = 0.75(75%)155. 溶液的稀釋公式法交叉法（自學(xué)）原理：稀釋前后溶液中溶質(zhì)的量不變。 c1V1 = c2V2 1V1 = 2V2 1 V1

5、= 2 V2 *1m1 = 2m2（m溶液的質(zhì)量）16例：配制1000mL 1.0molL-1的HCl溶液，需質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的濃鹽酸（密度為1.19gmL-1）多少毫升？解：該濃鹽酸的濃度為c1 1L1.19gmL-137% c1 = =12.1mol L-1 36.5gmol-11L 設(shè)需該濃鹽酸V1 mL：c1V1（濃） = c2V2 （稀） V1 = c2V2/c1 = 1.0 mol L-11000mL/12.1mol L-1 = 82.6mL1718第二節(jié) 溶液的滲透壓第二節(jié) 溶液的滲透壓滲透現(xiàn)象和滲透壓溶液滲透壓與濃度、溫度的關(guān)系滲透壓在醫(yī)學(xué)中的意義19實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：如蔗糖的擴(kuò)散 擴(kuò)

6、散現(xiàn)象 溶劑：純?nèi)軇┤芤?溶質(zhì)：濃溶液稀溶液(自發(fā)過(guò)程)一、滲透現(xiàn)象和滲透壓力20滲透：溶劑(水) 分子通過(guò)半透膜，由純?nèi)軇┻M(jìn)入溶液(或從稀溶液向濃溶液)的自發(fā)過(guò)程（凈遷移）。半透膜：只允許溶劑分子透過(guò)，而溶質(zhì)分子不能透過(guò)(如膀胱膜、硫酸紙、玻璃紙及機(jī)體內(nèi)的細(xì)胞膜、毛細(xì)管壁等)。21滲透裝置產(chǎn)生滲透現(xiàn)象必須具備的條件：(1)半透膜的存在(2)半透膜兩側(cè)的溶液濃度不相等 滲透平衡：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)溶劑分子進(jìn)出半透膜數(shù)目相等的狀態(tài)。純水滲透方向：溶劑（水）分子從純?nèi)軇┫蛉芤簼B透或從稀溶液向濃溶液中滲透。22 欲使膜兩側(cè)液面的高度相等并保持不變，即：維持滲透平衡，必須在溶液液面上加一壓力才能實(shí)現(xiàn)。 這時(shí)，

7、溶液液面上所施加的壓力就稱(chēng)為該溶液的滲透壓力。純水23 滲透壓力（osmotic pressure）: 恰能阻止?jié)B透現(xiàn)象繼續(xù)發(fā)生而達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的壓強(qiáng)。 符號(hào): 單位：常用Pa或kPa *24 式中:為溶液的滲透壓力；T為熱力學(xué)溫度；cB為溶液的物質(zhì)的量濃度；R為氣體常數(shù)，8.314 kPaLmol-1K-1。 = cB RT 1886年荷蘭物理化學(xué)家Vant Hoff通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓力與溶液的濃度、溫度的關(guān)系：該式的意義： 在一定溫度下，溶液的與cB成正比，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。溶液的這種性質(zhì)稱(chēng)為依數(shù)性。二、溶液滲透壓與濃度、溫度的關(guān)系25例：將35.0g血紅蛋白(Hb

8、)溶于足量純水中，配制成1.00L溶液，若此溶液在298K的滲透壓是1.33kPa，計(jì)算Hb的摩爾質(zhì)量。解: Hb的摩爾質(zhì)量：26 式中i校正因子 i是溶質(zhì)的一個(gè)分子在溶液中能產(chǎn)生的粒子數(shù) 例如：0.3mol/LNaCl 1(i=2) 0.3mol/LC6H12O6 2 (i=1) 則 12 2對(duì)于難揮發(fā)性電解質(zhì)稀溶液的滲透壓icBRT27三、滲透壓力在醫(yī)學(xué)上的意義（一）滲透濃度(osmolarity） 滲透活性物質(zhì)：溶液中產(chǎn)生滲透效應(yīng)的溶質(zhì)粒子(分子，離子)統(tǒng)稱(chēng)為滲透活性物質(zhì)。 根據(jù)Vant Hoff定律，在一定溫度下，對(duì)于任一稀薄溶液，與cB成正比。 因此可以用滲透活性物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度來(lái)

9、衡量溶液的滲透壓大小。28 滲透濃度(osmolarity）： 溶液中滲透活性物質(zhì)的總濃度，滲透活性物質(zhì)的物質(zhì)的量除以溶液的體積。符號(hào)：cos單位：mmol L-129 計(jì)算醫(yī)院補(bǔ)液用的50.0gL-1葡萄糖溶液和9.00g L-1 NaCl溶液(生理鹽水)的滲透濃度(以mmolL-1表示)。解： 葡萄糖(C6H12O6)是非電解質(zhì)NaCl是電解質(zhì)30（二）等滲、高滲和低滲溶液 滲透壓相等的兩種溶液稱(chēng)為等滲溶液；滲透壓不等的兩種溶液，則滲透壓高的稱(chēng)為高滲溶液；滲透壓低的稱(chēng)為低滲溶液。 醫(yī)學(xué)上以是以人血漿的滲透濃度為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定：滲透壓在280320mmol/L范圍內(nèi)的溶液為等滲溶液大于320mm

10、ol/L的溶液為高滲溶液小于280mmol/L的溶液為低滲溶液31 臨床上大劑量輸液中，常用 50.0gL-1的葡萄糖溶液、9.0gL-1生理鹽水、12.5gL-1的NaHCO3溶液，為什么？生理等滲溶液 在臨床治療中，當(dāng)為病人大劑量補(bǔ)液時(shí)，要特別注意補(bǔ)液的濃度，否則可能導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)水分調(diào)節(jié)失常及細(xì)胞的變形和破壞。 思考32 如人紅細(xì)胞的形態(tài)與其所處的介質(zhì)的滲透濃度有關(guān)，這可以從紅細(xì)胞在不同濃度的溶液中的形態(tài)加以說(shuō)明(見(jiàn)圖2-4)。紅細(xì)胞在不同濃度NaCl溶液中的形態(tài)示意圖 溶 血血 栓33 如給病人換藥時(shí)，通常用與組織細(xì)胞液等滲的生理鹽水沖洗傷口。 配制的眼藥水也必須與眼粘膜細(xì)胞的滲透壓力相同

11、。 心、腎功能差者，輸入大量等滲溶液易造成電解質(zhì)潴留而出現(xiàn)水腫，可低滲輸液。 大量輸液時(shí)，應(yīng)用等滲溶液是一個(gè)基本原則。在某種治療上輸入少量的高滲溶液是允許的。當(dāng)高滲溶液注入體內(nèi)，即可被體液稀釋成等滲溶液。如：50%葡萄糖注射液注射時(shí)應(yīng)采用小劑量，慢速度注射。34 晶體滲透壓:低分子晶體物質(zhì)產(chǎn)生的滲透壓力 如：電解質(zhì)、葡萄糖、氨基酸等。 血漿中含量 滲透壓 晶體物質(zhì) 7.5 gL-1 766 kPa 膠體物質(zhì) 70 gL-1 4 kPa （三）晶體滲透壓與膠體滲透壓 膠體滲透壓:高分子膠體物質(zhì)產(chǎn)生的滲透壓力。如：蛋白質(zhì)、糖類(lèi)、脂質(zhì)等。 血漿總滲透壓是這兩種滲透壓的總和。但是總滲透壓絕大部分是由低

12、分子晶體物質(zhì)產(chǎn)生的。35二者的生理作用不同：36 透析是一個(gè)溶解于血液的溶質(zhì)透過(guò)半透膜擴(kuò)散到另一種溶液中的過(guò)程。透析37 溶膠是由分散相高度分散到介質(zhì)中所形成的多相分散系統(tǒng)。分散相粒子：膠粒是由許多分子、原子或離子聚集而成 一、溶膠特點(diǎn)：多相、高分散和聚集不穩(wěn)定性（亞穩(wěn)定系統(tǒng)）。按分散介質(zhì)分類(lèi)： 氣溶膠：煙塵、云霧。 液溶膠：泡沫、原油、Fe(OH)3溶膠 固溶膠：饅頭、珍珠、合金。第三節(jié) 膠體溶液38（二）溶膠的性質(zhì)1. 光學(xué)性質(zhì)：丁達(dá)爾（Tyndall ）現(xiàn)象2. 動(dòng)力學(xué)性質(zhì)：布朗運(yùn)動(dòng)（Brown Movement）3. 電學(xué)性質(zhì)：電泳和電滲391. 溶膠的光學(xué)性質(zhì)Tyndall Effe

13、ct 將真溶膠、溶膠置于暗處，當(dāng)一束光照射在溶膠上，從光束的垂直方向觀察，可以清晰地看到一條光帶，稱(chēng)為T(mén)yndall現(xiàn)象。光反射光透射光散射40原因：溶膠的分散質(zhì)粒子的直徑在1100 nm之間，小于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)（400760 nm)，因此當(dāng)光通過(guò)溶膠時(shí)發(fā)生明顯的散射作用，產(chǎn)生 Tyndall 現(xiàn)象41 Tyndall效應(yīng)實(shí)際上已成為判別溶膠與分子溶液的最簡(jiǎn)便的方法。42樹(shù)林中的丁達(dá)爾現(xiàn)象43 2. 溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)Brown 運(yùn)動(dòng)由于介質(zhì)分子的熱運(yùn)動(dòng)不斷地撞擊著膠體粒子，使膠體粒子做不規(guī)則的折線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)Brown運(yùn)動(dòng)。 溶膠粒子的布朗運(yùn)動(dòng)443、溶膠的電學(xué)性質(zhì) 電泳 (electrop

14、honesis) 在外電場(chǎng)的作用下， 分散相粒子在分散介質(zhì)中 作定向移動(dòng)的現(xiàn)象。 根據(jù)電泳方向可判斷膠粒帶何種電荷：Fe(OH)3溶膠向負(fù)極帶正電；As2S3溶膠向正極帶負(fù)電。45電滲(electroosmosis) 在外電場(chǎng)作用下，分散介質(zhì)的定向移動(dòng)現(xiàn)象。+多孔隔膜46應(yīng)用： 蛋白質(zhì)、氨基酸和核酸等物質(zhì)的分離和鑒定方面有重要的應(yīng)用。 例如在臨床檢驗(yàn)中，應(yīng)用電泳法分離血清中各種蛋白質(zhì)，為疾病的診斷提供依據(jù)。47 1. 膠粒帶電的原因 (1) 膠核界面的選擇性吸附：部分Fe(OH)3與HCl作用： (三)溶膠膠團(tuán)結(jié)構(gòu) 膠粒中的膠核(原子、離子、或分子的聚集體)有吸附其它物質(zhì)而降低其界面能的趨勢(shì)。

15、 膠核常選擇性的吸附組成與其相似的離子。 例：制備Fe(OH)3溶膠，反應(yīng)為: FeO+48 2.膠粒表面分子的離解： 例：硅膠的膠核由許多 xSiO2 yH2O 分子組成，表層分子與H2O作用生成硅酸:H2SiO3 HSiO3 - +H+HSiO3 - SiO3 2- +H+ 硅酸電離出的H+擴(kuò)散到介質(zhì)中去， SiO32-則留在膠核表面，結(jié)果使膠粒帶負(fù)電荷。492. 膠團(tuán)結(jié)構(gòu)Fe(OH)3m電位離子 反離子 吸附層 擴(kuò)散層 膠核 FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-

16、Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-膠粒膠團(tuán)50 Fe(OH)3m膠核膠粒膠團(tuán) 吸附層和擴(kuò)散層均為水合膜層。吸附層擴(kuò)散層 擴(kuò)散層外的介質(zhì)稱(chēng)膠團(tuán)間液。溶膠就是膠團(tuán)和膠團(tuán)間液構(gòu)成的整體。 由吸附層和擴(kuò)散層 nFeO+ (n-x) Cl- x+ x Cl- 與膠粒帶相反電荷的離子，稱(chēng)反離子。構(gòu)成的電性相反的兩層結(jié)構(gòu)稱(chēng)為擴(kuò)散雙電層。 51+ 用AgNO3和KI制備AgI 溶膠，AgNO3過(guò)量時(shí)，AgI膠團(tuán)結(jié)構(gòu)示意圖及膠團(tuán)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)式：AgIAgIAgIAgIAgIAgIAgIAgIAgIAgIAgIAgIAgIAgIAgIAgIAgIAgIAg+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag

17、+Ag+Ag+Ag+K+K+NO3-K+NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-K+K+NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-K+AgI溶膠形成AgNO3+KIAgI+kNO352AgIm nAg+ (n-x)NO3-x+ xNO3-AgI溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式:膠核膠粒膠團(tuán)吸附層擴(kuò)散層注意:1.膠粒帶電，膠團(tuán)為電中性。 2.膠粒帶電的正負(fù)，取決于選擇性吸附53AgIm nI- (n-x) K x- x K同理，可以寫(xiě)出AgI溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式(KI過(guò)量):54（四）溶膠的相對(duì)穩(wěn)定因素和聚沉膠粒帶電水化膜布朗運(yùn)動(dòng) 1. 溶膠的相對(duì)穩(wěn)定因素552.溶膠的聚沉定義：膠粒在

18、一定條件下聚集成較大顆粒而沉淀的現(xiàn)象，稱(chēng)為聚沉。 （1）加入電解質(zhì)反離子起主要作用膠粒聚沉的方法（2）加入帶相反電荷的溶膠（3）加熱56舉例：Fe(OH)3溶膠是帶正電荷的膠體，加入K2SO4時(shí)起作用的主要是SO42-離子。 Fe(OH)3m nFeO+ (n-x) Cl- x+ x Cl- （1）加入電解質(zhì)反離子起主要作用擴(kuò)散層的反離子更多進(jìn)入吸附層 擴(kuò)散層和吸附層變薄，穩(wěn)定性下降。57 電解質(zhì)聚沉能力的大小用臨界聚沉濃度表示 臨界聚沉濃度：一定量溶膠在一定時(shí)間內(nèi)完全聚沉所需電解質(zhì)的最小濃度（mmolL-1） 臨界聚沉濃度愈小，電解質(zhì)的聚沉能力愈強(qiáng)。 一般規(guī)律： （1） 反離子價(jià)，聚沉能力。

19、 （2） 同價(jià)離子聚沉能力接近，但也有區(qū)別。58 將膠粒帶相反電荷的兩種溶膠混合產(chǎn)生聚沉現(xiàn)象。（2）加入帶相反電荷的溶膠聚沉As2S3溶膠- + + + + + + +Fe(OH)3溶膠+59（3）加熱 加熱增加了粒子的運(yùn)動(dòng)速度和粒子間的碰撞機(jī)會(huì)，同時(shí)削弱了膠粒的溶劑化作用，使膠粒聚沉。如：煮沸As2S3溶膠，會(huì)有As2S3的黃色沉淀。60例：將體積為 0.08molL-1 KI 和0.1molL-1 AgNO3溶液混合制備AgI?，F(xiàn)將同濃度等體積的MgSO4、K3Fe(CN)6及AlCl3三種電解質(zhì)溶液分別滴加入上述溶膠中，試判斷三種電解質(zhì)對(duì)溶膠聚沉能力的大小順序。61二、高分子化合物溶液高分子溶液 定義：由摩爾質(zhì)量在10000以上的許多高分子化合物 (多糖、蛋白質(zhì)、橡膠; 塑料、合成纖維、有機(jī)玻璃等)溶于水或