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 【學習目標】【學習目標】 1物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量等基本概念并學會其有關(guān)計算 2溶液濃度的表示方法：物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量濃度、質(zhì)量分數(shù)和體積分數(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。它與長度、時間、質(zhì)量等一樣，是國際單位制（si）的七個基本單位之一。用符號nb或n（b）表示，b表示這種基本單元粒子的化學式（分子式、原子符號或離子

2、符號等）。 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 每個物理量都有其特定的單位，1971年第十四屆國際計量大會（cgpm）上規(guī)定物質(zhì)的量的單位是“摩爾”，符號是mol，并規(guī)定：當某一定量的物質(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？意大利科學家阿伏加德羅通過大量的實驗測得其近似值為6021023個。所以6021023這個常數(shù)就稱之為阿佛加德羅常數(shù)，用符號na來表示。即na=602

3、1023個mol1，因此可以說：1mol任何物質(zhì)都含有6021023個基本單元。 如圖所示：1molc含有6021023個碳原子； 1molh2o含有6021023個水分子；1molc h4含有6021023個甲烷分子，同理可得：1molca2+含有6021023個鈣離子。 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。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mb或m（b）來表示。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)量的國際單位是kgmol1，化學上和醫(yī)學上多采用gmol1，中文符號是克摩1。 如：mnacl或m（nacl）表示氯化鈉的摩爾質(zhì)量； bbbmmn= 12恰好是碳的相對原子質(zhì)量，因為元素的相對原子質(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原子量、相對分子量或相對離子量。 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：因為nacl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。 實驗證實，在標準狀況下（0，101325pa），1mol任何氣體所占的體積都約為224l，這個體積叫做氣體摩爾體積，根據(jù)氣體的體積，可以計算出氣體的物質(zhì)的量： 在標準狀況下，由于氣體物質(zhì)的體積是由分子之間的距離來決定的，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有相應的規(guī)律。bbvn22.4= 例2312041024個h2分子的物質(zhì)的量、質(zhì)量和體積各為多少？ 解：因為1molh2的分子個數(shù)是602

8、1023個，所以12041024個h2分子的物質(zhì)的量是：n（h2）= 又因為h2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、體積等來表示；溶液的量也可用質(zhì)量、體積等來表示，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cb來表示，即： cb= = 物質(zhì)的量濃度的單位是molm3，醫(yī)學上常用moll1、mmoll1、umoll1。 使用物質(zhì)的量濃度必須指明基本單元，因為在電解質(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b來表示。即 b = b的si單位是kgm3，醫(yī)學上常用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)量分數(shù) 溶液的質(zhì)量分數(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b來表示。 即 b= 質(zhì)量分數(shù)的量綱為1，可以用小數(shù)或百分數(shù)來表示。例如：工業(yè)濃硫酸的質(zhì)量分數(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)量分數(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)量分數(shù)是0009。mmnacl1009g9g （四）體積分數(shù) 溶液的體積分數(shù)是指在相同的溫度和壓強下，溶質(zhì)b的體積vb與溶液的體積v之比，用符號b來表示 即 b = 體積分數(shù)的量綱也和質(zhì)量分數(shù)一樣為1，可用小數(shù)或百分數(shù)來表示，當溶質(zhì)在常溫常壓下是液態(tài)時，臨床上常用體積分數(shù)來表示這種溶液的濃度。如臨床上用的消毒酒精的體積分數(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)量分數(shù)b與物質(zhì)的量濃度cb之間的換算 根椐溶液的質(zhì)量分數(shù)的計算公式b= 和溶液的物質(zhì)的量濃度的計算公式 cb= = 可推導出溶液的質(zhì)量分數(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、濃度減少的過程，因此稀釋前后溶質(zhì)的量是沒有改變的，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 對于濃度為質(zhì)量分數(shù)時時，其稀釋公式是： b1m1 = b2m2 這些稀釋公式可以統(tǒng)一用一個式子來表示，即 cb1v1 = cb2v2 使用這個稀釋公式時，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：溶劑分子通過半透膜從純?nèi)軇┻M入溶液或從稀溶液進入濃溶液的過程，簡稱滲透。半透膜：半透膜：只允許某些物質(zhì)透過，而不允許另外一些物質(zhì)透過的薄膜。動物的膀胱膜、細胞膜、人造羊皮紙和火棉膠膜等都是半透膜。細胞膜只允許水、葡萄糖、co2、o2、氨基酸等小分子物質(zhì)通過；而不

17、允許蛋白質(zhì)、核酸、脂類等大分子物質(zhì)通過。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：單位體積內(nèi)純?nèi)軇┲械娜軇┓肿訑?shù)目大于溶液中的溶劑分子數(shù)目，在單位時間內(nèi)，由純?nèi)軇┩ㄟ^半透膜進入溶液中的溶劑分子比由溶液進入純?nèi)軇┲械娜軇┓肿佣啵率挂好嫔摺?.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，荷蘭化學家vant hoff歸納出稀溶液的滲透壓力與溶液的熱力學溫度、濃度成正比。用方程式表示： ：溶液的滲透壓力(pa)t：絕對溫度(k)，絕對溫度 = 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)點數(shù)成正比，而與溶質(zhì)的性質(zhì)無關(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時測得溶液的滲透壓力為1.33 kpa，求hb的相對分子量。解：答：hb的相對分子量為6.52104 g/mol。 113334135.0 8.314 298 1.33 10 1.00 106.52 10hbhbmrtmvgj molkkpamg mol滲透濃度滲透濃度c cosos 溶液中能產(chǎn)生滲透效應的各種溶質(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cos表示，常用單位為mol/l、mmol/l。對于：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，計算生理

20、鹽水和葡萄糖溶液的滲透濃度各為多少。解：nacl為強電解質(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)學上的意義三滲透壓在醫(yī)學上的意義 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，其中滲透壓相對較低的溶液，叫做低滲溶液；滲透

21、壓相對較高的溶液叫做高滲溶液。醫(yī)學上，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準來衡量。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。紅細胞在不同濃度的紅細胞在不同濃度的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