[医学]第一章溶液和溶液的渗透压.ppt

第一章 溶液和溶液的渗透压,学习目标 1.能说出质量浓度、物质的量浓度、渗透现象、渗透压等名词含义。2.简述渗透现象的产生条件；溶液的渗透压与溶液浓度、温度之间的关系。3.能熟练地进行有关浓度、溶液的渗透压的化学计算；会比较溶液渗透压的大小，判断渗透方向。4.知道渗透压在医学上的意义。,溶液：一种物质以分子、原子或离子状态分散于另外一种物质中所构成的均匀而稳定的分散体系。分类：固态溶液（合金）液态溶液（盐水）气态溶液（空气）,物质的量(nB):是微观物质数量的基本物理量。单位:摩尔(mole),符号:mol,第一节 溶液的浓度,摩尔定义:摩尔是一系统的物质的量,该系统中所含的基本单元数与0.012kg 12C 的原子数目相等。,一、物质的量,a.摩尔是物质的量的单位，不是质量的单位。b.摩尔的定义是绝对定义，不随测量技术而改变。c.使用摩尔时，基本单元必须同时指明。基本单元应该根据需要用粒子符号、物质的化学式或它们的特定组合表示。例如：（H）、(H2)、(2H2O2)、(1/2SO4 2-)等都可以作为基本单元。d.1mol任何物质都含有相同的基本单元数,即都是6.021023个基本单元。,使用物质的量nB注意事项,说明,摩尔质量(M):科学上规定：当某物质的物质的量是1mol时所具有的质量，叫摩尔质量。单位:kg/mol，常采用g/mol,摩尔质量的确定,1.任何元素原子的摩尔质量，单位为 g/mol 时，数值上等于该种原子的原子量。如：Ar(Ca)=40 M(Ca)=40 g/mol2.1mol 某物质分子的质量，就是该物质分子的摩尔质量。分子的摩尔质量如用g/mol 作单位，数值上等于该种分子的分子量。如：Ar(H2SO4)=98 M(H2SO4)=98 g/mol,nB、mB和MB之间的关系,式中：nB：物质B的物质的量 mB：物质B的质量 MB：物质B的摩尔质量,例1326mg Na+的物质的量是多少？解：Na+的摩尔质量为23gmol1，根据公式，Na+的物质的量为：,习题1：求80g NaOH的物质的量。,解：NaOH的摩尔质量在数值上等于其分子量M（NaOH）40 g/mol,习题2：（1）98g（H2SO4）的物质的量为（），含有（）个H2SO4分子（2）49g（1/2 H2SO4）的物质的量为1mol，含有6.023 1023 个（）基本单元，或（）个H2SO4分子（3）1 mol（H2+1/2O2），质量为（）g,二、溶液浓度的表示方法,溶液的浓度：一定量的溶液或溶剂中所含溶 质的量。由于用途的不同，溶液的浓度可用多种不同的方法来表示。现将医学上常用的几种浓度表示方法作简单介绍。,定义：指物质B的质量与溶液的总质量之比。用符号表示。设某溶液由溶剂A和溶质B组成，则溶质B的质量分数为：,1、质量分数B,质量分数可以用小数表示，也可以用百分数表示。,实例：,我国食品卫生标准规定，致癌物质黄曲霉素B1在各种食品中的含量限定为：玉米、花生及其油类中：wB 20 g.-1 相当于 wB=0.00002,大米及其食用油：wB 10 g.-1 相当于 wB=0.00001,其他粮食、豆类、发酵食品：wB 5 g.-1 相当于 wB=0.000005,市售浓硫酸的质量分数wB=0.98或者wB=98%。,例2 将5.0gNaCl溶于500g水配成溶液，计算此溶液中NaCl的质量分数。,解：mB=5.0g，m=500+5.0=505 g,习题三：将10gNaCl溶于100g水中配成溶液，计算此溶液中NaCl的质量分数。,解：mB=10g,m=100+10=110g,2、体积分数B,定义 指在相同温度和压力下，溶质B的体积VB与溶液体积V之比。用符号B表示。,体积分数可以用小数表示，也可以用百分数表示。,实例：,外用消毒酒精的体积分数记为 B=0.75或 B=75%。临床血液检验指标：红细胞体积分数正常范围在B=0.370.50.,例3：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：VB750ml,V=1000ml,3、质量浓度B,定义 物质B的质量浓度是物质B的质量mB除以溶液的总体积V。用符号B表示,质量浓度的单位,质量浓度的单位(SI制)是kg/m3 医学上常用的单位是kg/L，g/L或mg/L 表示溶液体积的单位只能用L，而表示质量 的单位可以改变,书写质量浓度时，一定要用下角标或括号标明基本单元,例4100mL C3H5O3Na（乳酸钠）注射液中含11.2g C3H5O3Na，计算该注射液的质量浓度。,解：,习题四：在100ml生理盐水中含有0.90gNaCl，计算生理盐水的质量浓度。,解：mB=0.09g V=100ml=0.1L,4、物质的量浓度CB,定义 物质B的物质的量浓度是指B的物质的量nB除以溶液的体积V。用符号CB表示,物质的量浓度单位,nB为物质的量,SI单位为mol或mmol V为混合物的体积，对溶液而言，就是溶液的体积，常用的非SI单位为L或ml 故物质的量浓度常用的单位为mol/L或mmol/L,说明,根据SI规定，在使用浓度单位时必须注明所表示物质的基本单元。如：C(KCl)=0.1mol/L 通常所说的“溶液浓度”实际上是指溶液的“物质的量浓度”。,在临床生化检验中，凡是相对分子质量已知的物质在人体的组成量度，原则上均应用物质的量浓度表示，对于相对分子质量尚未准确测得的物质，则可用质量浓度表示，对于注射液，世界卫生组织认为，在绝大多数情况下，标签上应同时标明质量浓度B和物质的量浓度CB。如静脉注射的氯化钠溶液，应同时标明(NaCl)9 gL-1，C(NaCl)0.15 molL-1。,溶液的浓度在医学上的使用,例5：100ml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：Ca2+的摩尔质量M=40 gmol 1,三、浓度的相互换算,各种浓度表示法有各自的特点，从各种浓度的基本定义出发，可进行各种浓度的相互换算。溶液浓度的换算只是单位的变换，而溶质的量和溶液的量均未改变。,1.质量浓度与物质的量浓度之间的换算,例6100ml碳酸氢钠溶液中含1.25g碳酸氢钠，计算该溶液的质量浓度和物质的量浓度。,解：,2.质量分数与物质的量浓度之间的换算,质量分数是以质量表示溶液的量，而物质的量浓度是以体积表示溶液的量。二者在换算时需要知道溶液的密度d。,物质B的物质的量为：,物质B的物质的量浓度为：,例7 98%H2SO4溶液的H2SO4的物质的量浓度时多少？（密度为1.84 kgL1）,解：已知H2SO4 wB=0.98，d=1.84kgL1，MB=98gmol1,3.溶液的稀释,C1V1=C2V2,溶液的稀释是指在原溶液中加入溶剂，使原溶液的浓度降低的过程。稀释过程中溶液的体积增大，而溶质的物质的量不变。,只适用于与体积相关的浓度,例8 配制 1000ml 0.50molL1HCl溶液，需要37%的浓盐酸多少毫升？（浓盐酸的密度为1.19 kgL1）,解：已知 C2=0.50molL1，V2=1000 ml，wB=0.37，MB=36.5gmol1，d=1.19 kgL1,第二节 溶液的渗透压,扩散(diffuse)是一种双向运动，是溶质分子和溶剂分子相互运动的结果。只要两种不同浓度的溶液相互接触，都会发生扩散现象。,半透膜(semipermeable membrane)：只允许某些物质透过，而不允许另一些物质透过的薄膜。,可作为半透膜的物质：细胞膜、肠衣、萝卜皮、人工制备的火棉胶膜、玻璃纸及羊皮纸等。,理想的半透膜：只允许溶剂分子透过而不允许溶质分子透过的薄膜。,一、渗透现象和渗透压,1.渗透现象,溶剂分子透过半透膜由纯溶剂进入溶液或由稀溶液进入浓溶液的现象叫渗透现象。,2.渗透现象产生的条件、结果与方向,渗透的结果：缩小膜两侧的浓度差渗透方向：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,渗透的条件：,1.有半透膜存在；2.半透膜两侧溶液的溶质粒子浓度不相等。,由于蔗糖分子不能透过半透膜，而水分子可以透过半透膜向膜两侧运动。膜两侧单位体积溶液中水分子数目不同，单位体积内纯水中所含水分子的数目比蔗糖溶液中多，因此相同时间内，从纯水进入蔗糖溶液的水分子数多于从蔗糖溶液进入纯水的水分子数。,3.渗透现象产生的原因,4、渗透平衡与渗透压,水分子向两个方向渗透的速率相等，蔗糖与纯水的液面不再发生变化，此时达到渗透平衡状态。,恰能阻止纯溶剂与溶液间渗透现象的发生而需施加在溶液液面上的压力称为该溶液的渗透压。,反向渗透：在溶液一侧若是施加的外压大于渗透压力，则溶液中会有更多的溶剂分子通过半透膜进入溶剂一侧，这种使渗透作用逆向进行的过程称为反向渗透。,依此可实现溶液的浓缩、海水的淡化和污水处理。,P,反向渗透,水处理系统工艺流程,进水,纯水,浓水,砂滤器,活性炭,纯水罐,终端过滤,RO 1,RO 2,二、渗透压力与浓度、温度的关系,范托夫(Vant Hoff)公式：,CRT,式中 溶液的渗透压kPa C溶液浓度mol/L T热力学温度K(273t0C)R气体常数 8.31kPaLmol-1K-1,a.在一定温度下，溶液的渗透压与它的浓度 成正比。Cb.在一定浓度下，溶液的渗透压与绝对温度 成正比。T,由上式可知：一定温度下，稀溶液的渗透压取决于单位体 积溶液中所含溶质的颗粒数目，而与溶质的 本性无关。,CRT的重要意义,在一定温度下，溶液的渗透压与溶液的浓度成正比即与溶液中溶质的数目成正比，而与溶质的本性无关不论溶质微粒是小分子或大分子，只要溶液中溶质粒子的数目相等，则渗透压就相同,CRT适用范围,特别指出：CRT只适用于非电解质稀溶液 如：0.3mol/L葡萄糖溶液与0.3mol/L蔗糖 溶液，其相同。当两种非电解质溶液的C不同时，C大，它的就大,由于电解质分子在溶液中发生电离产生离子，使溶液中粒子的数目成倍增加，用CRT计算电解质溶液的渗透压将会产生较大的误差。为了消除误差，必需引入一个校正系数i 即渗透压公式改写为 iCRT,计算电解质溶液的渗透压,式中i校正因子 i表示一个电解质分子在溶液中解离所能形成的粒子数 例如：0.3mol/LNaCl 1(i=2)0.3mol/LC6H12O6 2(i=1)则 12 2,例9计算质量浓度为9.00gL1生理盐水和50.0gL1葡萄糖溶液在37时的渗透压。,解：（1）9.00gL1生理盐水 已知 B=9.00gL1 MB=58.5gmol1,i CRT=20.1548.314(273+37)=794(kPa),（2）50.0gL1葡萄糖 已知 B=50.0gL1 MB=180gmol1,CRT=0.2788.314(273+37)=717(kPa),解：,例10：1L溶液中含5.0g马的血红素，在298K时测得溶液的 渗透压为1.8102Pa，求马血红素的相对分子量。,正常人血浆的渗透浓度约为300 mmolL1,三.渗透压力在医学上的意义,(一)医学中的渗透浓度Cos,溶液中能产生渗透效应的各种分子和离子（称为渗透活性物质）的总浓度为渗透浓度，用符号Cos表示，其常用单位是molL1和mmolL1。,CosC（一种溶质非电解质溶液）CosC（一种溶质电解质溶液）CosC（多种溶质溶液）,例题11：,求50g/L葡萄糖溶液的渗透浓度（molL1）,解：,50,180,1000,278 molL1,例题12：,求9.0g/LNaCl溶液的渗透浓度（molL1）,解：,9.0,58.5,2,1000,308 molL1,CB B/MB,CB B/MB,解：,50,CB B/MB,解：,50,CB B/MB,180,解：,50,CB B/MB,180,解：,50,CB B/MB,1000,180,解：,50,CB B/MB,1000,180,解：,50,CB B/MB,278 molL1,1000,180,解：,50,CB B/MB,解：,CB B/MB,50,解：,CB B/MB,1000,180,50,解：,CB B/MB,1000,180,50,解：,CB B/MB,278 molL1,1000,180,50,解：,CB B/MB,（二）医学上的等渗、高渗、低渗溶液,是以人血浆的渗透浓度为标准来衡量：正常血浆的渗透压约为280320mmol/L临床上规定 凡渗透压在280320mmol/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,以血浆的渗透压为标准，规定,低渗,等渗,高渗,280mmol/L,320mmol/L,问：,1、为什么用9.00 g/L NaCl 溶液作为补液？2、等渗溶液有哪些？,1.生理盐水(0.154molL-1或9.0gL-1NaCl溶液)，毫渗透量浓度 为308mOsmL-1。2.0.278molL-1或50gL-1葡萄糖溶液,亳渗量溶液浓度为 278mOsmL-1（近似于280mOsmL-1）。3.0.149molL-1或12.5gL-1碳酸氢钠溶液，毫渗透量浓度为 298mOsmL-1,1.0.513molL-1NaCl溶液，毫渗透量浓度为1026mOsmL-1.2.0.278molL-1葡萄糖氯化钠溶液（是生理盐水中含 0.278molL-1葡萄糖）,毫渗透量浓度应为 308+278=586mOsmL-1,其中生理盐水维持渗透压,葡萄糖则 供给热量和水.3.2.78molL-1葡萄糖溶液，毫渗透量浓度为2780mOsmL-1。,临床上常用的高渗溶液有：,临床上常用的等渗溶液,渗透压在医学上的意义,渗透现象在医学上有重要意义，对维持细胞形态、维持体内水盐平衡起重要的作用。以红细胞在不同浓度的NaCl溶液中的形态变化实验 来说明。,实验1：将正常红细胞置入0.5%NaCl溶液,溶液中的红细胞逐渐胀大，直至破裂，血红蛋白释放出，使溶液变红，医学上称为溶血现象。,实验1结论：,这一现象的产生：是由于0.5%NaCl溶液的渗透压小于红细胞内液，为低渗溶液，0.5%NaCl中的水分子便透过红细胞膜，不断进入红细胞内而造成的。,实验2:将正常红细胞置入1.5%NaCl溶液,在1.5%NaCl溶液中的红细胞逐渐皱缩，医学上称胞浆分离。,实验2结论,这一现象的产生：是由于1.5%NaCl溶液的渗透压大于红细胞内液，为高渗溶液，红细胞内液的水分子便自发地透出膜外而引起的。,实验 3：将正常红细胞置入0.9%NaCl溶液,只有在0.9%NaCl中红细胞，既不胀大，也不缩小，形态保持正常。,实验3结论,这是因为0.9%NaCl溶液（生理盐水）和红细胞内液的渗透压相等，为等渗溶液，细胞膜内、外液体处于渗透平衡状态的缘故,临床治疗中静脉大量输液时，应用等渗液是一个基本原则。,(a)在低渗NaCl溶液中,(b)在高渗NaCl溶液中,(c)在生理盐水中,图 红细胞在不同浓度的氯化钠溶液中的形态示意图,大量输液时遵循的基本原则,在临床上，临床治疗中静脉大量输液时，应用等渗液是一个基本原则。病人需要大量输液时，必须使用等渗溶液，否则将产生严重后果，甚至危及生命。输入低渗溶液，会使红血球破裂出现溶血现象。输入高渗溶液时，红血球皱缩易粘合在一起而成“团块”，这些团块在小血管中，便可能形成“血栓”。,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。,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。,例：血红细胞置在下列哪个溶液中，将会引起溶血(细胞破裂)现象（）,A.9.0 g/L NaCl B.90.0 g/L NaCl C.50.0 g/L 葡萄糖 D.生理盐水的10倍稀释液 E.100.0 g/L 葡萄糖溶液,（三）晶体渗透压和胶体渗透压,血浆中由有机小分子和电解质离子（如Na+、K+、葡萄糖、尿素等）所产生的渗透压称为晶体渗透压；由有机高分子物质（胶体物质如蛋白质等）所产生的渗透压称为胶体渗透压。两者的总和即为血浆总渗透压（约为770kPa）血浆晶体渗透压（766kPa）在调节细胞膜内外水平衡、维持细胞的正常形态和功能方面起着重要作用。胶体渗透压虽小（4kPa），但在调节毛细血管内外水盐平衡、维持血容量方面起着重要作用。,临床上对大面积烧伤或由于失血过多而造成血容量降低的患者进行补液时,除补以生理盐水外,同时还需要输入血浆或右旋糖酐等代血浆,以恢复血浆的胶体渗透压力并增加血容量。,细胞间液与细胞内液之间的交换,蛋白质,钠泵,Na+K+,Glc、AA、尿酸、水、CO2、O2、Cl-、HCO-,毛细血管内外液体交换,动脉端 4.53 2.93,静脉端 1.60 2.93,毛细血管压 血浆有效胶体渗透压,组织细胞,组织间液,毛细淋巴管,毛细血管,H2O,毛细血管压血浆有效胶体渗透压0：H2O从毛细血管 组织间液0：H2O从组织间液 毛细血管,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。这意味着血液中的废物可通过这一特殊的膜除去。而且，透析液的重碳酸盐能够扩散到血液中中和酸，纠正身体的失衡状态。血透时，血液通过前臂一条特别建立的静脉，即动静脉瘘进入到透析液中，并在此进行交换。这一过程需要使用机器。在血透中，血液通过塑料管引导流到透析器中。透析器是由半透膜制成的一捆空心纤维。透析液类似于血液的盐成分，但不含废物。通常一次透析需4小时，患者需要一周透析3次。,透析,腹透是把透析液通过硅胶管输入到腹膜腔。腹膜腔的天然薄膜层是一个半透膜，废物和过多的水从体内通过此膜进入到透析液里。透析液在腹部进行了交换后，就可吸出体外抛弃。腹透采用的透析液是无菌的，而且包含了盐和高浓度葡萄糖。每次交换时，患者需吸出旧的液体并注入新液体，大约需要45分钟。目前腹膜透析主要有两种：持续不卧床腹膜透析（CAPD）和持续循环腹膜透析（CCPD）。,本章小结,一、溶液的浓度 1、物质的量浓度（CB）2质量浓度（B）3质量分数（B）4.体积分数（B）二、溶液的渗透压 1、渗透现象和渗透压 2、渗透压和浓度、温度的关系,习题,1、将6.93g纯草酸结晶溶于水制成500ml的水溶液，此溶液的物质的量浓度是多少？2、配置3g/L的硫酸锌滴眼液1L，需要硫酸锌多少克？,