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 【學習目標】【學習目標】 1物質的量、摩爾質量等基本概念并學會其有關計算 2溶液濃度的表示方法：物質的量濃度、質量濃度、質量分數(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 5滲透壓在醫(yī)學中的意義第一節(jié) 物質的量 一、物質的量 （一）物質的量 物質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：氫原子的物質的量：nH或n（H） 鈉離子的物質的量：或n（Na+）硫酸的物質的量： 或n（H2SO4） （二）“物質的量”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)定物質的量的單位是“摩爾”，符號是mol，并規(guī)定：當某一定量的物質中，所包含的基本粒子數(shù)目與0012kg里所含的碳原子數(shù)相等，由這些粒子所構成的物質的量就稱為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：物質的量相等的任何物質，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之間存在著如下關系：BANn N=或 N = nBNA 二、摩爾質量 （一）摩爾質量 摩爾質量:1mol物質所具有的質

4、量。 用符號MB或M（B）來表示。它是等于該物質的質量mB與該物質的物質的量nB的比值。即： 顯然，摩爾質量的國際單位是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量； BBBmMn= 12恰好是碳的相對原子質量，因為元素的相對原子質量是元素的平均原子量與原子質量的1/12之比。由此可以推出其它元素原子的摩爾質量、分子的摩爾質量、離子的摩爾質量，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的質量是12g， 記為：M（C）=12 gmol1 1mol Fe的質量是56g，

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

6、m(NaCl)29gn(Na)0.5molM(NaCl)58g/mol= 例2 3mol的葡萄糖（C6H12O6）的質量為多少克？其中含碳、氫、氧原子的物質的量是多少摩爾？ 解：葡萄糖（C6H12O6）的摩爾質量是：180gmol1 則3mol葡萄糖的質量為： 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的的質量為54克。碳、氫、氧原子的物質的量各是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的量： 在標準狀況下，由于氣體物質的體積是由分子之間的距離來決定的，不同物質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分子的物質的量、質量和體積各為多少？ 解：因為1molH2的分子個數(shù)是602

8、1023個，所以12041024個H2分子的物質的量是：n（H2）= 又因為H2的摩爾質量是2gmol1，故H2的質量： m= n（H2）M（H2） =2mol2gmol1=4g H2的體積為2mol224L/mol=448L 答：12041024個H2O分子的物質的量是2mol，其質量是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與溶液的比值： 濃度= 溶質的量可用質量、物質的量、體積等來表示；溶液的量也可用質量、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。溶液的量溶質的量 一、溶液濃度的表示法 （一）物質的量濃度 物質的量濃度簡稱為濃度，它的定義為：溶質B的物質的量nB與溶液的體積V之比，用符號CB來表示，即： CB= = 物質的量濃度的單位是molm3，醫(yī)學上常用molL1、mmolL1、umolL1。 使用物質的量濃度必須指明基本單元，因為在電解質溶液中溶質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： 生理鹽水的物質的量濃度為0154molL1。M(NaCl)Vm(NaCl)4.5g58.5g/mol0.5L （二）質量濃度 溶液的質量濃度是指溶質B的質量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中含乳酸鈉的質量是224g，計算該

11、針劑的質量濃度為多少? 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量濃度為112gL1。VmB0.02L2.24g （三）質量分數(shù) 溶液的質量分數(shù)是指：溶質B的質量mB與溶液的質量m之比，用符號B來表示。 即 B= 質量分數(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節(jié)體內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)的量綱也和質量分數(shù)一樣為1，可用小數(shù)或百分數(shù)來表示，當溶質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）物質的量濃度CB與質

13、量濃度B之間的換算 根據(jù)溶液的質量濃度公式B= 和物質的量濃度的計算公式CB= = 可得出質量濃度B和物質的量濃度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-的質量濃度和物質的量濃度分別為多少? 解：由 B= 得正常人血清中HCO3-質量濃度為： (HCO3-)= = =1652g/L 又 CB= C(HCO3-)= = =0027mol/L 答： 正常人血清中HCO3-的質量濃度和物質的量濃度分別為：1652g/L和002VmB3m(HCO )V-100ml165.2m

14、gBBM3HCOHCO3M-61g/mol1.652g/L （二）質量分數(shù)B與物質的量濃度CB之間的換算 根椐溶液的質量分數(shù)的計算公式B= 和溶液的物質的量濃度的計算公式 CB= = 可推導出溶液的質量分數(shù)B與物質的量濃度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，因此稀釋前后溶質的量是沒有改變的，即： 稀釋前溶質的量 = 稀釋后溶質的量 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溶劑進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：只允許某些物質透過，而不允許另外一些物質透過的薄膜。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通過；而不

17、允許蛋白質、核酸、脂類等大分子物質通過。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；半透膜兩側存在濃度差。結果：結果：縮小膜兩側的濃度差方向：方向：溶劑(水)分子從純溶劑向溶液滲透或從稀溶液向濃溶液滲透。原因：原因：單位體積內純溶劑中的溶劑分子數(shù)目大于溶液中的溶劑分子數(shù)目，在單位時間內，由純溶劑通過半透膜進入溶液中的溶劑分子比由溶液進入純溶劑中的溶劑分子多，致使液面升高。3.3.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溶劑用半透膜隔開，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、溫度的關系二滲

18、透壓力與濃度、溫度的關系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，即僅與單位體積內溶質的質點數(shù)成正比，而與溶質的性質無關；不論溶質微粒是小分子或大分子，只要溶液中溶質粒子的數(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 10HbHbm RTMVgJ molKKPamg mol滲透濃度滲透濃度c cosos 溶液中能產(chǎn)生滲透效應的各種溶質粒子(分子或離子)的總的物質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：非電解質溶液：電解質溶液： Bc RTosc RT例例1 1：生理鹽水和葡萄糖溶液的質量濃度分別為9 g/L和50 g/L，計算生

20、理鹽水和葡萄糖溶液的滲透濃度各為多少。解：NaCl為強電解質，在溶液中完全解離：葡萄糖是非電解質，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

21、透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.胞質分離胞質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