溶液的濃度與滲透壓

關于溶液的濃度與滲透壓【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5·滲透壓在醫(yī)學中的意義第2頁,共43頁，2024年2月25日，星期天第一節(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）第3頁,共43頁，2024年2月25日，星期天（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0．012kg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摩爾第4頁,共43頁，2024年2月25日，星期天阿佛加德羅常數(shù):0．012kg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6．02×1023個。所以6．02×1023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=6．02×1023個mol－1，因此可以說：1mol任何物質(zhì)都含有6．02×1023個基本單元。第5頁,共43頁，2024年2月25日，星期天如圖所示：1molC含有6．02×1023個碳原子；1molH2O含有6．02×1023個水分子；1molCH4含有6．02×1023個甲烷分子，同理可得：1molCa2+含有6．02×1023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0．5molH2與0．5molO2所含的氫分子和氧分子數(shù)是相等的，都為3．01×1023個。第6頁,共43頁，2024年2月25日，星期天因此，物質(zhì)的量nB與基本粒子數(shù)N、阿佛加德羅常數(shù)NA之間存在著如下關系：或N=nB·NA第7頁,共43頁，2024年2月25日，星期天二、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)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kg·mol－1，化學上和醫(yī)學上多采用g·mol－1，中文符號是克·摩－1。如：MNaCl或M（NaCl）表示氯化鈉的摩爾質(zhì)量；

第8頁,共43頁，2024年2月25日，星期天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g·mol－1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：1molC的質(zhì)量是12g，記為：M（C）=12g·mol－11molFe的質(zhì)量是56g，記為：M（Fe）=56g·mol－1第9頁,共43頁，2024年2月25日，星期天綜上所述：任何物質(zhì)的摩爾質(zhì)量MB是以g·mol－1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三者之間的關系為：或mB=nB·MB第10頁,共43頁，2024年2月25日，星期天例2－128g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58g·mol－1

所以：n（O）=1×n（NaCl）=1×0．5=0．5moln（H）=1×n（NaCl）=1×0．5=0．5mol答：29g氯化鈉含NaCl的物質(zhì)的量是：0．5mol，鈉原子、氯原子的物質(zhì)的量是0．5mol第11頁,共43頁，2024年2月25日，星期天例2－２3mol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：180g·mol－1則3mol葡萄糖的質(zhì)量為：m（C6H12O6）=n（C6H12O6）×M（C6H12O6）

=3mol×180g·mol－1=54gn（C）=n（O）=6×n（C6H12O6）=6×3=18moln（H）=12×n（C6H12O6）=12×3=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。第12頁,共43頁，2024年2月25日，星期天（二）氣體摩爾體積氣體摩爾體積是指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22．4L，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。第13頁,共43頁，2024年2月25日，星期天例2－3

1．204×1024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6．02×1023個，所以1．204×1024個H2分子的物質(zhì)的量是：n（H2）=又因為H2的摩爾質(zhì)量是2g·mol－1，故H2的質(zhì)量：m=n（H2）×M（H2）=2mol×2g·mol－1=4gH2的體積為2mol×22．4L/mol=44．8L答：1．204×1024個H2O分子的物質(zhì)的量是2mol，其質(zhì)量是4g，體積為44．8L。第14頁,共43頁，2024年2月25日，星期天第二節(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。第15頁,共43頁，2024年2月25日，星期天一、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mol·m－3，醫(yī)學上常用mol·L－1、mmol·L－1、umol·L－1。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）=0．2mol·L－1的溶液中：C（Na+）=0．2mol·L－1、C（Cl－）=0．2mol·L－1。第16頁,共43頁，2024年2月25日，星期天例2—4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：0．5L的生理鹽水中含有4．5g的NaCl，則生理鹽水的物質(zhì)的量濃度為多少？解：已知：m（NaCl）=4．5gV=0．5L，M(NaCl)=58．5g/mol

則：C(NaCl)===0．154mol·L－1答：生理鹽水的物質(zhì)的量濃度為0．154mol·L－1。第17頁,共43頁，2024年2月25日，星期天（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ρB來表示。即

ρB=ρB的SI單位是kg·m－3，醫(yī)學上常用g·L－1

、mg·L－1、ug·L－1。第18頁,共43頁，2024年2月25日，星期天例2—7臨床上治療酸中毒常用乳酸鈉（NaC3H5O3）注射針劑，它的規(guī)格是每支20ml中含乳酸鈉的質(zhì)量是2．24g，計算該針劑的質(zhì)量濃度為多少?解：已知m（NaC3H5O3）=2．24g，V=20ml=0．02LρB===112g·L－1答：臨床上治療酸中毒的乳酸鈉針劑的質(zhì)量濃度為112g·L－1。第19頁,共43頁，2024年2月25日，星期天（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ωB來表示。即ωB=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ωB=0．98或ωB=98%。即100g濃硫酸溶液中含純硫酸是98g。第20頁,共43頁，2024年2月25日，星期天例2—10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，則這種鹽水的質(zhì)量分數(shù)是多少？解：已知：m（NaCl）=9gm=1000g+9g=1009g則ω（NaCl）==≈0．009

答：這種食鹽水的質(zhì)量分數(shù)是0．009。第21頁,共43頁，2024年2月25日，星期天（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φB來表示．即φB=

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φB=0．75或φB=75%，它表示的物理意義是100ml消毒酒精中，含純乙醇是75ml。第22頁,共43頁，2024年2月25日，星期天二、溶液濃度的換算（一）物質(zhì)的量濃度CB與質(zhì)量濃度ρB之間的換算根據(jù)溶液的質(zhì)量濃度公式ρB=和物質(zhì)的量濃度的計算公式CB==可得出質(zhì)量濃度ρB和物質(zhì)的量濃度CB之間的換算公式是：

CB=或ρB=CB·MB第23頁,共43頁，2024年2月25日，星期天例2—12正常人每100ml血清中含165．2mgHCO3-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ρB=得正常人血清中HCO3-質(zhì)量濃度為：ρ(HCO3-)===1．652g/L又∵CB=

∴C(HCO3-)===0．027mol/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：1．652g/L和0．02第24頁,共43頁，2024年2月25日，星期天（二）質(zhì)量分數(shù)ωB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ωB=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)ωB與物質(zhì)的量濃度CB之間的換算公式為：CB=或ωB=其中ρ是溶液的密度，與質(zhì)量濃度ρB是有區(qū)別的。第25頁,共43頁，2024年2月25日，星期天三、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公式為：CB1·V1=CB2·V2ρB1·V1=ρB2·V2φB1·V1=φB2·V2對于濃度為質(zhì)量分數(shù)時時，其稀釋公式是：

ωB1·m1=ωB2·m2這些稀釋公式可以統(tǒng)一用一個式子來表示，即CB1·V1=CB2·V2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。第26頁,共43頁，2024年2月25日，星期天例2—14臨床上需要配制mol·L－1乳酸鈉（NaC3H5O3）溶液600ml來治療酸中毒，需要1mol·L－1乳酸鈉多少支（每次規(guī)格是20ml）？解：已知C（NaC3H5O3）1=1mol·L－1C（NaC3H5O3）2=mol·L－1；V2=600ml∵

CB1·V1=CB2·V2∴C（NaC3H5O3）1×V1=C（NaC3H5O3）2×V21mol·L－1×V1=mol·L－1×600mlV1=100ml100/20=5（支）答：配制mol·L－1乳酸鈉（NaC3H5O3）溶液600ml來治療酸中毒，需要1mol·L－1乳酸鈉5支。第27頁,共43頁，2024年2月25日，星期天四、溶液的配制第28頁,共43頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)溶液的滲透壓

一．滲透現(xiàn)象和滲透壓力1.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。第29頁,共43頁，2024年2月25日，星期天半透膜：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；而不允許蛋白質(zhì)、核酸、脂類等大分子物質(zhì)通過。第30頁,共43頁，2024年2月25日，星期天2.滲透現(xiàn)象的產(chǎn)生

條件：①有半透膜存在；②半透膜兩側(cè)存在濃度差。

結(jié)果：縮小膜兩側(cè)的濃度差

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：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?。?1頁,共43頁，2024年2月25日，星期天3.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。第32頁,共43頁，2024年2月25日，星期天二．滲透壓力與濃度、溫度的關系

1886年，荷蘭化學家Van’tHoff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=8.314J·K-1·mol-1cB：物質(zhì)的量濃度(mol·m-3)第33頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

的重要意義Van’tHoff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П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；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。第34頁,共43頁，2024年2月25日，星期天例：將35.0g血紅蛋白(Hb)溶于純水中，配制成1.00L溶液，在298K時測得溶液的滲透壓力為1.33kPa，求Hb的相對分子量。解：答：Hb的相對分子量為6.52×104g/mol。第35頁,共43頁，2024年2月25日，星期天滲透濃度cos

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：

第36頁,共43頁，2024年2月25日，星期天例1：生理鹽水和葡萄糖溶液的質(zhì)量濃度分別為9g/L和50g/L，計算生理鹽水和葡萄糖溶液的滲透濃度各為多少。解：①NaCl為強電解質(zhì)，在溶液中完全解離：②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0.278mol/L。第37頁,共43頁，2024年2月25日，星期天三．滲透壓在醫(yī)學上的意義

1.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280~320mmol/L，因此臨床上規(guī)定：①等滲溶液：280~320mmol/L；②低滲溶液：小于280mmol/L；③高滲溶液：大于320mmol/L。第38