医用化学溶液(课堂PPT)

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1、1 第一章溶液 第一节溶液的组成标度 第二节溶液的渗透压 第三节胶体溶液 第四节表面现象和表面活性剂 自学 第五节乳状液和气溶胶 自学 2 溶液 Solution 溶液是由一种以上的物质组成的分散系统 物质以分子 离子等状态分散在另一种物质中所形成的均匀而稳定的分散体系 3 分散系统一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的系统称为分散系统 简称分散系 分散系统 分散相 被分散的物质 分散介质 容纳分散相的物质 4 分散系的分类 5 第一节溶液的组成标度 物质的量浓度质量浓度质量分数体积分数溶液的稀释 6 1 物质的量浓度 amountofsubstanceconcentration 定义 物质

2、B的物质的量浓度 溶质B的物质的量nB除以溶液的体积V 用符号cB或c B 表示 单位 mol m 3 SI单位 mol L 1 mmol L 1 mol L 1 7 如 1L溶液中含有98gH2SO4 该溶液的浓度 2 基本单元可以是原子 分子 离子以及其它粒子 或其特定组合 8 例如 H2SO4 基本单元 指每升含有硫酸 指每升含有铁离子56克 指每升含有氢氧化钠 3 40克 Fe3 NaOH 9 例 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 已知MCa2 40g molCCa2 nCa2 V mCa2 M V 0 010g 40

3、 0 0 1 2 50 10 3mol L 10 单位 kg m 3 SI单位 g L 1 mg L 1 g L 1 医学常用单位 2 质量浓度 massconcentration 物质B的质量浓度 B表示 质量浓度与物质的量浓度 思考 11 例 100ml生理盐水中含NaCl0 9g 计算生理盐水的质量浓度和物质的量浓度 解 NaCl mNaCl V 0 9g 0 10L 9 0g L 1cNaCl NaCl MNaCl 9 0g L 1 58 5g mol 1 0 15mol L 1 12 3 质量分数 massconcentration 物质B的质量分数 B式中 B量纲为一 即单位为1

4、小数 表示 13 例 市售浓硫酸 密度 1 84kg L 1 B 98 计算 C1 2H2SO4和CH2SO4 14 4 体积分数 volumefraction 定义 在相同温度和压力下 溶质B的体积VB与混合物 或溶液 总体积V之比 用符号 B表示 式中 B量纲为一 即单位为1 小数 15 例 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 已知 VB 750ml V 1000ml B VB V 750 1000 0 75 75 16 5 溶液的稀释 公式法交叉法 自学 原理 稀释前后溶液中溶质的量不变 c1V1 c2V2 1V1 2V2 1V1

5、2V2 1m1 2m2 m溶液的质量 17 例 配制1000mL1 0mol L 1的HCl溶液 需质量分数为37 的浓盐酸 密度为1 19g mL 1 多少毫升 解 该浓盐酸的浓度为c11L 1 19g mL 1 37 c1 12 1mol L 136 5g mol 1 1L设需该浓盐酸V1mL c1V1 浓 c2V2 稀 V1 c2V2 c1 1 0mol L 1 1000mL 12 1mol L 1 82 6mL 18 18 第二节溶液的渗透压 19 第二节溶液的渗透压 渗透现象和渗透压溶液渗透压与浓度 温度的关系渗透压在医学中的意义 20 实验现象 如蔗糖的扩散 扩散现象溶剂 纯溶剂

6、溶液溶质 浓溶液 稀溶液 自发过程 一 渗透现象和渗透压力 21 渗透 溶剂 水 分子通过半透膜 由纯溶剂进入溶液 或从稀溶液向浓溶液 的自发过程 净迁移 半透膜 只允许溶剂分子透过 而溶质分子不能透过 如膀胱膜 硫酸纸 玻璃纸及机体内的细胞膜 毛细管壁等 22 渗透装置 产生渗透现象必须具备的条件 1 半透膜的存在 2 半透膜两侧的溶液浓度不相等 渗透平衡 单位时间内溶剂分子进出半透膜数目相等的状态 纯水 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 23 欲使膜两侧液面的高度相等并保持不变 即 维持渗透平衡 必须在溶液液面上加一压力才能实现 这时 溶液液面上所施加的压

7、力就称为该溶液的渗透压力 纯水 24 渗透压力 osmoticpressure 恰能阻止渗透现象继续发生而达到动态平衡时的压强 符号 单位 常用Pa或kPa 25 式中 为溶液的渗透压力 T为热力学温度 cB为溶液的物质的量浓度 R为气体常数 8 314kPa L mol 1 K 1 cBRT 1886年荷兰物理化学家Van tHoff通过实验得出难挥发非电解质稀溶液的渗透压力与溶液的浓度 温度的关系 该式的意义 在一定温度下 溶液的 与cB成正比 而与溶质的本性无关 溶液的这种性质称为依数性 二 溶液渗透压与浓度 温度的关系 26 例 将35 0g血红蛋白 Hb 溶于足量纯水中 配制成1 0

8、0L溶液 若此溶液在298K的渗透压是1 33kPa 计算Hb的摩尔质量 解 Hb的摩尔质量 27 式中i 校正因子i是溶质的一个分子在溶液中能产生的粒子数例如 0 3mol LNaCl 1 i 2 0 3mol LC6H12O6 2 i 1 则 1 2 2 对于难挥发性电解质稀溶液的渗透压 icBRT 28 三 渗透压力在医学上的意义 一 渗透浓度 osmolarity 渗透活性物质 溶液中产生渗透效应的溶质粒子 分子 离子 统称为渗透活性物质 根据Van tHoff定律 在一定温度下 对于任一稀薄溶液 与cB成正比 因此可以用渗透活性物质的物质的量浓度来衡量溶液的渗透压大小 29 渗透浓度

9、 osmolarity 溶液中渗透活性物质的总浓度 渗透活性物质的物质的量除以溶液的体积 符号 cos单位 mmol L 1 30 计算医院补液用的50 0g L 1葡萄糖溶液和9 00g L 1NaCl溶液 生理盐水 的渗透浓度 以mmol L 1表示 解 葡萄糖 C6H12O6 是非电解质 NaCl是电解质 31 二 等渗 高渗和低渗溶液 渗透压相等的两种溶液称为等渗溶液 渗透压不等的两种溶液 则渗透压高的称为高渗溶液 渗透压低的称为低渗溶液 医学上以是以人血浆的渗透浓度为标准来确定 渗透压在280 320mmol 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280m

10、mol L的溶液为低渗溶液 32 临床上大剂量输液中 常用50 0g L 1的葡萄糖溶液 9 0g L 1生理盐水 12 5g L 1的NaHCO3溶液 为什么 生理等渗溶液 在临床治疗中 当为病人大剂量补液时 要特别注意补液的浓度 否则可能导致机体内水分调节失常及细胞的变形和破坏 思考 33 如人红细胞的形态与其所处的介质的渗透浓度有关 这可以从红细胞在不同浓度的溶液中的形态加以说明 见图2 4 红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态示意图 溶血 血栓 34 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 心 肾功能差者 输入大量等渗溶液

11、易造成电解质潴留而出现水肿 可低渗输液 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 35 晶体渗透压 低分子晶体物质产生的渗透压力如 电解质 葡萄糖 氨基酸等 血浆中含量渗透压晶体物质 7 5g L 1766kPa胶体物质 70g L 14kPa 三 晶体渗透压与胶体渗透压 胶体渗透压 高分子胶体物质产生的渗透压力 如 蛋白质 糖类 脂质等 血浆总渗透压是这两种渗透压的总和 但是总渗透压绝大部分是由低分子晶体物质产生的 36 二者的生理作用不同 37 透析是一

12、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 透析 38 溶胶是由分散相高度分散到介质中所形成的多相分散系统 分散相粒子 胶粒是由许多分子 原子或离子聚集而成 一 溶胶 特点 多相 高分散和聚集不稳定性 亚稳定系统 按分散介质分类 气溶胶 烟尘 云雾 液溶胶 泡沫 原油 Fe OH 3溶胶固溶胶 馒头 珍珠 合金 第三节胶体溶液 39 二 溶胶的性质 1 光学性质 丁达尔 Tyndall 现象2 动力学性质 布朗运动 BrownMovement 3 电学性质 电泳和电渗 40 1 溶胶的光学性质 TyndallEffect 将真溶胶 溶胶置于暗处 当一束光照射在溶胶上 从光束的垂直方向

13、观察 可以清晰地看到一条光带 称为Tyndall现象 光反射 光透射 光散射 41 原因 溶胶的分散质粒子的直径在1 100nm之间 小于可见光的波长 400 760nm 因此当光通过溶胶时发生明显的散射作用 产生Tyndall现象 42 Tyndall效应实际上已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法 43 树林中的丁达尔现象 44 2 溶胶的动力学性质 Brown运动 由于介质分子的热运动不断地撞击着胶体粒子 使胶体粒子做不规则的折线运动 这种运动称Brown运动 溶胶粒子的布朗运动 45 3 溶胶的电学性质 电泳 electrophonesis 在外电场的作用下 分散相粒子在分散介质中作定

14、向移动的现象 根据电泳方向可判断胶粒带何种电荷 Fe OH 3溶胶向负极 带正电 As2S3溶胶向正极 带负电 46 电渗 electroosmosis 在外电场作用下 分散介质的定向移动现象 多孔隔膜 47 应用 蛋白质 氨基酸和核酸等物质的分离和鉴定方面有重要的应用 例如在临床检验中 应用电泳法分离血清中各种蛋白质 为疾病的诊断提供依据 48 1 胶粒带电的原因 1 胶核界面的选择性吸附 部分Fe OH 3与HCl作用 三 溶胶胶团结构 胶粒中的胶核 原子 离子 或分子的聚集体 有吸附其它物质而降低其界面能的趋势 胶核常选择性的吸附组成与其相似的离子 例 制备Fe OH 3溶胶 反应为 F

15、eO 49 2 胶粒表面分子的离解 例 硅胶的胶核由许多xSiO2 yH2O分子组成 表层分子与H2O作用生成硅酸 H2SiO3HSiO3 H HSiO3 SiO32 H 硅酸电离出的H 扩散到介质中去 SiO32 则留在胶核表面 结果使胶粒带负电荷 50 2 胶团结构 Fe OH 3 m 胶粒 胶团 51 Fe OH 3 m 胶核 胶粒 胶团 吸附层和扩散层均为水合膜层 吸附层 扩散层 扩散层外的介质称胶团间液 溶胶就是胶团和胶团间液构成的整体 由吸附层和扩散层 nFeO n x Cl x xCl 与胶粒带相反电荷的离子 称反离子 构成的电性相反的两层结构称为扩散双电层 52 用AgNO3和

16、KI制备AgI溶胶 AgNO3过量时 AgI胶团结构示意图及胶团结构的简式 Ag Ag Ag Ag Ag Ag Ag Ag Ag K K NO3 K NO3 NO3 NO3 NO3 NO3 NO3 NO3 K K NO3 NO3 NO3 NO3 NO3 NO3 NO3 K AgI溶胶形成 AgNO3 KI AgI kNO3 53 AgI m nAg n x NO3 x xNO3 AgI溶胶的胶团结构式 胶核 胶粒 胶团 吸附层 扩散层 注意 1 胶粒带电 胶团为电中性 2 胶粒带电的正负 取决于选择性吸附 54 AgI m nI n x K x xK 同理 可以写出AgI溶胶的胶团结构式 KI过量 55 四 溶胶的相对稳定因素和聚沉 胶粒带电水化膜布朗运动 1 溶胶的相对稳定因素 56 2 溶胶的聚沉 定义 胶粒在一定条件下聚集成较大颗粒而沉淀的现象 称为聚沉 1 加入电解质 反离子起主要作用 胶粒聚沉的方法 2 加入带相反电荷的溶胶 3 加热 57 举例 Fe OH 3溶胶是带正电荷的胶体 加入K2SO4时起作用的主要是SO42 离子 1 加入电解质 反离子起主要作用 扩散层的反离子