第5章膠體溶液和溶液的滲透壓

引言膠體在自然界中普遍存在，對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起著重要的作用，而且和醫(yī)學(xué)的關(guān)系也十分密切。在人體生命過(guò)程中，構(gòu)成機(jī)體組織和細(xì)胞的基礎(chǔ)物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、核酸、糖原等都是膠體物質(zhì)；體液，如血液、細(xì)胞內(nèi)液、淋巴液等也都具有膠體性質(zhì)；在藥物制備、使用、保管的各環(huán)節(jié)中更是充滿著大量的膠體問(wèn)題。因而對(duì)于醫(yī)學(xué)工作者來(lái)說(shuō)，必須學(xué)習(xí)膠體的一些基本原理和基礎(chǔ)知識(shí)。第5章膠體溶液和溶液的滲透壓第5章膠體溶液和溶液的滲透壓第一節(jié)分散系第三節(jié)溶液的滲透壓第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液第一節(jié)分散系一、分散系的概念分散系就是把一種或幾種物質(zhì)的微粒，分散在另一種物質(zhì)中所形成的體系。其中，被分散的物質(zhì)稱為分散相，容納分散相的物質(zhì)稱為分散介質(zhì)（分散劑）。例如：云分散介質(zhì)：空氣；分散相：水第一節(jié)分散系一、分散系的概念例如：農(nóng)藥樂(lè)果分散介質(zhì)：水；分散相：樂(lè)果等第一節(jié)分散系一、分散系的概念例如：珍珠分散介質(zhì)：蛋白質(zhì)等；分散相：水第一節(jié)分散系一、分散系的概念例如：葡萄糖溶液和硫酸銅溶液分散介質(zhì)：水；分散相：銅離子、硫酸根離子第一節(jié)分散系分散介質(zhì)：水；分散相：葡萄糖分子一、分散系的概念二、分散系的分類按分散質(zhì)粒子的大小分類分散相粒子的直徑<1nm（10-9m），又稱為真溶液，簡(jiǎn)稱溶液。通常把溶液中的分散相稱為溶質(zhì)，把分散介質(zhì)稱為溶劑。（一）分子或離子分散系第一節(jié)分散系按分散質(zhì)粒子的大小分類第一節(jié)分散系葡萄糖和硫酸銅溶液二、分散系的分類（一）分子或離子分散系分散相粒子的直徑在1~100nm之間的分散系，主要包括溶膠和高分子溶液。其中把固態(tài)分散相分散在液態(tài)分散介質(zhì)中形成的分散系，稱為膠體溶液，簡(jiǎn)稱溶膠。按分散質(zhì)粒子的大小分類（二）膠體分散系第一節(jié)分散系二、分散系的分類按分散質(zhì)粒子的大小分類（二）膠體分散系第一節(jié)分散系Fe(OH)3溶膠二、分散系的分類分散相粒子的直徑>100nm的分散系。根據(jù)分散相狀態(tài)不同，粗分散系分為懸濁液和乳濁液。粗分散系乳濁液懸濁液按分散質(zhì)粒子的大小分類（三）粗分散系黃河水硫磺合劑樂(lè)果乳劑松節(jié)油搽劑第一節(jié)分散系二、分散系的分類按分散質(zhì)粒子的大小分類（三）粗分散系第一節(jié)分散系乳濁液懸濁液樂(lè)果（農(nóng)藥）爐甘石洗劑二、分散系的分類分散系類型分散相粒子粒子直徑/nm主要特征實(shí)例分子、離子分散系真溶液小分子或離子＜1透明、均勻、穩(wěn)定、能透過(guò)濾紙及半透膜葡萄糖溶液膠體溶液溶膠分子或離子的聚集體1～100透明度不一、不均勻、相對(duì)穩(wěn)定、不易聚沉，能透過(guò)濾紙、不能透過(guò)半透膜氫氧化鐵溶膠高分子溶液?jiǎn)蝹€(gè)高分子透明、均勻、穩(wěn)定、不聚沉，能透過(guò)濾紙及半透膜蛋白質(zhì)溶液粗分散系懸濁液固體顆粒＞100渾濁、不透明、不均勻、不穩(wěn)定、容易聚沉、不能透過(guò)濾紙及半透膜泥漿松節(jié)油搽劑乳濁液液體小液滴三、三類分散系的特點(diǎn)第一節(jié)分散系乳濁液在醫(yī)藥上又叫乳劑。乳劑一般不穩(wěn)定，要使其穩(wěn)定，必須加入能使乳劑穩(wěn)定的物質(zhì)，這種物質(zhì)叫做乳化劑。乳化劑使乳劑穩(wěn)定的作用稱為乳化作用。四、乳濁液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用第一節(jié)分散系第一節(jié)分散系乳化劑是一類表面活性劑，含有親水基和親油基，可以使分散相的小液滴上形成一層乳化劑薄膜，使小珠滴間不易相互聚集。如肥皂、合成洗滌劑、構(gòu)成細(xì)胞膜的磷脂、血液中的某些蛋白質(zhì)、膽汁酸鹽等。四、乳濁液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用醫(yī)學(xué)意義第一節(jié)分散系四、乳濁液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用膽汁中膽汁酸鹽的乳化作用，可以加速油脂的水解，使水解產(chǎn)物易被小腸壁吸收。藥用油類物質(zhì)常需乳化后才能作為內(nèi)服藥，如魚肝油乳劑，其目的是便于吸收和盡量減小擾亂胃腸功能。。

膠體溶液的種類很多，按分散介質(zhì)的不同可分為三類，即液溶膠（溶膠）、氣溶膠、固溶膠。分散介質(zhì)為液體的膠體溶液是溶膠。第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液一、溶膠的制備第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液（2）凝聚法：（1）分散法：將固體大顆粒用物理方法分散成1～100nm的顆粒，如墨水。用化學(xué)或物理方法將分子或離子聚集成膠粒而制得溶膠。例如，在煮沸的蒸餾水中逐滴加入FeCl3溶液，即可得到紅棕色、透明的Fe(OH)3溶膠。FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl煮沸膠體溶液將溶膠置于暗處，用一束強(qiáng)光照射溶膠，在與光束垂直的方向觀察，可以看到溶膠中有一束渾濁發(fā)亮的光柱，這種現(xiàn)象是由英國(guó)物理學(xué)家丁鐸爾發(fā)現(xiàn)的，稱為丁鐸爾現(xiàn)象或乳光現(xiàn)象。二、膠體溶液的性質(zhì)第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液（一）丁鐸爾現(xiàn)象

二、膠體溶液的性質(zhì)第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液森林中的

丁鐸爾現(xiàn)象（一）丁鐸爾現(xiàn)象

利用丁鐸爾現(xiàn)象可以區(qū)別真溶液、膠體溶液和粗分散系。二、膠體溶液的性質(zhì)第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液（一）丁鐸爾現(xiàn)象光學(xué)原理分散相粒子直徑遠(yuǎn)小于入射光波長(zhǎng)則光的散射極弱，主要發(fā)生透射作用，溶液澄清、透明。分散相粒子直徑(膠粒：1~100nm)大小和入射光波長(zhǎng)（400~700nm)接近并略小時(shí)，就產(chǎn)生散射。每個(gè)膠粒就相當(dāng)于一個(gè)發(fā)光點(diǎn)，無(wú)數(shù)發(fā)光點(diǎn)匯集就產(chǎn)生了丁鐸爾現(xiàn)象。散射出來(lái)的光稱為散射光也稱乳光。當(dāng)光束通過(guò)粗分散體系，由于分散相粒子直徑大于入射光的波長(zhǎng)，主要發(fā)生反射，使體系呈現(xiàn)混濁。二、膠體溶液的性質(zhì)第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液（一）丁鐸爾現(xiàn)象二、膠體溶液的性質(zhì)第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液動(dòng)畫——膠體溶液的電泳觀察與思考（二）電泳現(xiàn)象根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)制作的動(dòng)畫顯示：紅棕色Fe(OH)3膠粒向陰極移動(dòng)，說(shuō)明Fe(OH)3膠粒帶正電荷?，F(xiàn)象和討論

帶電荷的分散質(zhì)粒子在電場(chǎng)中作定向移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電泳。膠粒帶電荷的原因是膠粒電離或膠粒吸附離子。二、膠體溶液的性質(zhì)第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液（二）電泳現(xiàn)象

膠粒帶正電荷稱為正溶膠，一般金屬氫氧化物和金屬氧化物的膠粒帶正電荷，如：氫氧化鐵等溶膠。膠粒帶負(fù)電荷稱為負(fù)溶膠，非金屬氧化物和金屬硫化物的膠粒帶負(fù)電荷，如：土壤、硫化物、硅酸、金、銀、硫等溶膠。二、膠體溶液的性質(zhì)第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液（二）電泳現(xiàn)象

在臨床檢驗(yàn)中，電泳現(xiàn)象常用于分離血清中各種蛋白質(zhì)以及尿液和脊髓液中的蛋白質(zhì)，為疾病的診斷提供依據(jù)。二、膠體溶液的性質(zhì)第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液（二）電泳現(xiàn)象（三）布朗運(yùn)動(dòng)1827年植物學(xué)家布朗用顯微鏡觀察到懸浮在液面上的花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。二、膠體溶液的性質(zhì)第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液（三）布朗運(yùn)動(dòng)分散質(zhì)粒子本身處于不斷的熱運(yùn)動(dòng)中。分散介質(zhì)分子對(duì)分散質(zhì)粒子的不斷撞擊。解釋二、膠體溶液的性質(zhì)第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液引起布朗運(yùn)動(dòng)的原因？問(wèn)題

（四）擴(kuò)散由于微粒的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的物質(zhì)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域自動(dòng)遷移的現(xiàn)象稱為擴(kuò)散。擴(kuò)散是雙向運(yùn)動(dòng)。如膠粒能從濃度大的區(qū)域移向濃度小的區(qū)域，水則是由稀的向濃的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，最后達(dá)到濃度均勻一致。二、膠體溶液的性質(zhì)第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液

用半透膜(只允許某種混合物中的一些物質(zhì)透過(guò)而不允許另一些物質(zhì)透過(guò)的薄膜)制成一個(gè)袋子，內(nèi)裝淀粉膠體和氯化鈉混合液，將袋口扎緊并懸于盛有蒸餾水的燒杯中，觀察動(dòng)畫演示效果。二、膠體溶液的性質(zhì)第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液動(dòng)畫——滲析（四）擴(kuò)散觀察與思考實(shí)驗(yàn)證明，氯離子和鈉離子可通過(guò)半透膜向水中擴(kuò)散，而淀粉膠粒不能通過(guò)半透膜。

利用這一性質(zhì)可以將電解質(zhì)的離子從膠體溶液中分離出來(lái)，從而使膠體溶液得到凈化。這個(gè)方法稱為透析或滲析。尿毒癥患者由于腎臟病變，不能將血液中的有毒物質(zhì)通過(guò)腎臟的生理調(diào)節(jié)排出體外，因而需要定期進(jìn)行透析，以除去血液中的有害物質(zhì)。二、膠體溶液的性質(zhì)第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液（四）擴(kuò)散（一）溶膠的穩(wěn)定因素三、膠體溶液的穩(wěn)定因素和聚沉第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液次要因素——布朗運(yùn)動(dòng)主要因素——膠粒帶電溶劑化膜

（二）溶膠的聚沉膠粒相互聚集成較大顆粒而沉淀的過(guò)程稱為聚沉。溶膠聚沉后外觀呈現(xiàn)渾濁。促使膠體聚沉的方法有：三、膠體溶液的穩(wěn)定因素和聚沉第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液加入少量電解質(zhì)加入膠粒帶相反電荷的溶膠加熱三、膠體溶液的穩(wěn)定因素和聚沉第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液1．加入少量電解質(zhì)使溶膠聚沉（二）溶膠的聚沉加入電解質(zhì)后，電解質(zhì)電離的離子能將膠粒所帶電荷中和，膠粒的溶劑化作用也隨之消失或變薄，從而使溶膠聚沉。（1）加入電解質(zhì)能使溶膠聚沉的原因視頻——膠體溶液的聚沉

聚沉能力主要取決于與膠粒帶相反電荷的離子即反離子電荷數(shù)，反離子電荷數(shù)越高，其聚沉能力越強(qiáng)。一般來(lái)說(shuō)聚沉能力(同種電荷)：三、膠體溶液的穩(wěn)定因素和聚沉第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液3價(jià)離子＞2價(jià)離子＞1價(jià)離子（二）溶膠的聚沉1．加入少量電解質(zhì)使溶膠聚沉（2）不同電解質(zhì)使溶膠聚沉的能力Na3PO4>Na2SO4>NaCl例如Na3PO4、Na2SO4、NaCl對(duì)氫氧化鐵溶膠的聚沉能力為：

當(dāng)兩種膠粒帶有相反電荷的溶膠按適當(dāng)比例相互混合時(shí)，由于膠粒所帶電荷相互中和而發(fā)生聚沉，又稱互沉現(xiàn)象。如：用明礬凈水就是溶膠相互聚沉的實(shí)際應(yīng)用，明礬中的Al3+離子水解產(chǎn)生的Al(OH)3正溶膠與天然水中帶負(fù)電的膠態(tài)雜質(zhì)發(fā)生相互聚沉。三、膠體溶液的穩(wěn)定因素和聚沉第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液（二）溶膠的聚沉2．加入膠粒帶相反電荷的溶膠

加熱增加了膠粒的運(yùn)動(dòng)速度，增加了膠粒相互碰撞機(jī)會(huì)；加熱同時(shí)還降低了膠粒對(duì)離子的吸附作用，減小膠粒所帶電荷，削弱膠粒的溶劑化作用。因而使膠粒易于聚沉。第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液三、膠體溶液的穩(wěn)定因素和聚沉（二）溶膠的聚沉3．加熱高分子化合物是指相對(duì)分子質(zhì)量在1萬(wàn)以上，甚至高達(dá)幾百萬(wàn)的大分子化合物。

高分子溶液是指高分子溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲兴纬傻娜芤骸Ｋ?、高分子化合物溶液第二?jié)膠體溶液和高分子化合物溶液（一）高分子溶液的特性

溶膠、高分子溶液和溶液三者的性質(zhì)比較第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液性質(zhì)溶膠高分子溶液溶液分散相粒子分子或離子的聚集體單個(gè)分子、離子單個(gè)分子、離子粒子直徑1～100nm1～100nm小于1nm擴(kuò)散速率慢慢快半透膜不能透過(guò)不能透過(guò)能透過(guò)丁鐸爾現(xiàn)象明顯微弱很微弱體系穩(wěn)定性相對(duì)穩(wěn)定均勻穩(wěn)定均勻穩(wěn)定加入電解質(zhì)少量即發(fā)生聚沉大量時(shí)發(fā)生聚沉穩(wěn)定粘度小大小四、高分子化合物溶液（一）高分子溶液的特性

由于高分子化合物溶液比較穩(wěn)定，在溶膠中加入一定量的高分子化合物，能顯著提高溶膠對(duì)電解質(zhì)的穩(wěn)定性，這種現(xiàn)象稱為高分子化合物對(duì)溶膠的保護(hù)作用。

第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液（二）高分子化合物溶液對(duì)溶膠的保護(hù)作用四、高分子化合物溶液

保護(hù)作用示意圖第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液四、高分子化合物溶液（二）高分子化合物溶液對(duì)溶膠的保護(hù)作用高分子被吸附在膠粒的表面上，包裹住膠粒，形成了一層高分子保護(hù)膜，阻止了膠粒間的聚集。原因

正常人血液中的CaCO3、Ca3(PO4)2是以溶膠的形式存在并被蛋白質(zhì)等高分子所保護(hù)，所以它們?cè)谘褐械暮侩m比在水中的溶解度大得多，但仍然能穩(wěn)定存在而不聚沉。當(dāng)發(fā)生某些疾病使血液中的蛋白質(zhì)減少時(shí)，就可使難溶鹽的溶膠發(fā)生聚沉，沉積在膽、腎等器官中形成結(jié)石。第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液生理意義四、高分子化合物溶液（二）高分子化合物溶液對(duì)溶膠的保護(hù)作用

許多高分子溶液和某些溶膠在一定條件下粘度逐漸增大，最后失去流動(dòng)性，變成彈性的半固體狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程稱為膠凝。所形成的彈性半固體物質(zhì)稱為凝膠。人體內(nèi)的肌肉、皮膚、臟器、血管壁及毛發(fā)、指甲、軟骨等都可以看成是凝膠，人體中約占體重2/3的水，基本上也是保存在凝膠里。第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液四、高分子化合物溶液（三）凝膠

第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液分類彈性凝膠：經(jīng)烘干后體積縮小很多，但仍保持彈性

例如：肌肉、腦髓、軟骨、指甲、毛發(fā)等凝膠。脆性凝膠：凝膠烘干后體積縮小不多，但彈性已失去并具有脆性

例如：氫氧化鋁、硅酸等形成的凝膠四、高分子化合物溶液（三）凝膠第二節(jié)膠體溶液和高分子化合物溶液干燥的彈性凝膠放入適當(dāng)?shù)娜軇┲?，?huì)自動(dòng)吸收液體而膨脹，體積增大，這個(gè)過(guò)程叫做膨潤(rùn)或溶脹。脆性凝膠幾乎不能膨潤(rùn)。膨潤(rùn)在生理過(guò)程中有著重要的作用。植物的種子只有膨潤(rùn)后才能發(fā)芽生長(zhǎng)。人體構(gòu)成血管壁的凝膠膨潤(rùn)能力減低，會(huì)使血管硬化。隨著有機(jī)體的逐漸衰老，膨潤(rùn)能力也逐漸減弱，皮膚出現(xiàn)的皺紋就是有機(jī)體的膨潤(rùn)能力減退的表現(xiàn)。四、高分子化合物溶液（三）凝膠

在一杯清水中加入少量濃糖水，過(guò)一會(huì)兒整杯水都有甜味，最后得到濃度均勻的糖水。這是由于溶質(zhì)分子和溶劑分子相互擴(kuò)散的結(jié)果。兩種不同濃度的溶液相互接觸時(shí)，也會(huì)發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，最后形成濃度均勻的溶液。一、滲透現(xiàn)象和滲透壓第三節(jié)溶液的滲透壓

問(wèn)題1.漏斗內(nèi)液面為何會(huì)升高？2.為什么液面不會(huì)無(wú)限升高？第三節(jié)溶液的滲透壓一、滲透現(xiàn)象和滲透壓觀察與思考動(dòng)畫——滲透現(xiàn)象

問(wèn)題1.漏斗內(nèi)液面為何會(huì)升高？第三節(jié)溶液的滲透壓動(dòng)畫——滲透原理一、滲透現(xiàn)象和滲透壓溶劑分子通過(guò)半透膜由純?nèi)軇┻M(jìn)入溶液或由稀溶液進(jìn)入濃溶液的現(xiàn)象稱為滲透現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱滲透。第三節(jié)溶液的滲透壓一、滲透現(xiàn)象和滲透壓產(chǎn)生滲透現(xiàn)象必須具備兩個(gè)條件：有半透膜存在；半透膜兩側(cè)溶液存在濃度差(單位體積液體中溶劑分子數(shù)不相等)。問(wèn)題2.為什么液面不會(huì)無(wú)限升高？第三節(jié)溶液的滲透壓一、滲透現(xiàn)象和滲透壓動(dòng)畫——滲透平衡

當(dāng)溶液液面上施加的壓力達(dá)到某一定值時(shí)，恰好可以阻止?jié)B透現(xiàn)象進(jìn)一步發(fā)生。此時(shí)稱為滲透達(dá)到平衡狀態(tài)。

這個(gè)恰能阻止?jié)B透現(xiàn)象繼續(xù)發(fā)生，而在溶液液面上施加的壓力，稱為滲透壓。滲透壓用π表示，其單位為Pa或kPa。滲透平衡是動(dòng)態(tài)平衡。第三節(jié)溶液的滲透壓一、滲透現(xiàn)象和滲透壓

范特荷甫公式非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓與濃度、溫度的關(guān)系：πV=nRTπ=cBRT二、滲透壓公式和滲透濃度第三節(jié)溶液的滲透壓cB

物質(zhì)的量濃度(mol/L)π

溶液滲透壓(kPa)V

溶液的體積(L)n溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量(mol)R氣體常數(shù)(8.31kPa·L/K·mol)T熱力學(xué)溫度(T/K=t/℃+273.15)

公式說(shuō)明，在一定溫度下，非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓與溶液的物質(zhì)的量濃度成正比，即與單位體積溶液中所含溶質(zhì)的粒子數(shù)成正比，而與溶質(zhì)的本性（種類、性質(zhì)、大?。o(wú)關(guān)。第三節(jié)溶液的滲透壓二、滲透壓公式和滲透濃度

電解質(zhì)的滲透壓公式可寫成：醫(yī)學(xué)上把稀溶液中能產(chǎn)生滲透效應(yīng)的各種溶質(zhì)粒子(分子和離子)的總濃度稱為滲透濃度，用cos表示，其單位為mmol/L。第三節(jié)溶液的滲透壓對(duì)于電解質(zhì)溶液而言，利用上述公式計(jì)算滲透壓時(shí)必須引進(jìn)一個(gè)校正系數(shù)i，i在數(shù)值上等于1摩爾電解質(zhì)能夠電離出的離子的物質(zhì)的量。二、滲透壓公式和滲透濃度滲透濃度

二、滲透壓公式和滲透濃度第三節(jié)溶液的滲透壓非電解質(zhì)稀溶液的滲透濃度等于其物質(zhì)的量濃度

（單位：mmol/L）強(qiáng)電解質(zhì)溶液的滲透濃度等于溶液中離子的總物質(zhì)的量濃度（單位：mmol/L）如果要比較相同溫度下兩種溶液的滲透壓大小，只需要比較它們的滲透濃度大小即可。比較相同溫度下0.1mol/L蔗糖溶液與0.1mol/LCaCl2溶液的滲透壓。二、滲透壓公式和滲透濃度第三節(jié)溶液的滲透壓例1解：0.1mol/L蔗糖溶液的cos=cB=0.1mol/L=100mmol/L0.1mol/LCaCl2溶液的cos=c(Ca2+)+2c(Cl-)=3cB

=300mmol/L答：0.1mol/LCaCl2溶液的滲透壓大。

計(jì)算在37℃時(shí)生理鹽水（9g/LNaCl溶液）的滲透濃度和滲透壓?二、滲透壓公式和滲透濃度第三節(jié)溶液的滲透壓例2

cos=i

cB=2cB=2×154mmol/L=308mmol/L=cos

RT

=0.308mol/L×8.3