第5章胶体溶液和溶液的渗透压

引言胶体在自然界中普遍存在，对工农业生产和科学技术的发展起着重要的作用，而且和医学的关系也十分密切。在人体生命过程中，构成机体组织和细胞的基础物质，如蛋白质、核酸、糖原等都是胶体物质；体液，如血液、细胞内液、淋巴液等也都具有胶体性质；在药物制备、使用、保管的各环节中更是充满着大量的胶体问题。因而对于医学工作者来说，必须学习胶体的一些基本原理和基础知识。第5章胶体溶液和溶液的渗透压第5章胶体溶液和溶液的渗透压第一节分散系第三节溶液的渗透压第二节胶体溶液和高分子化合物溶液第一节分散系一、分散系的概念分散系就是把一种或几种物质的微粒，分散在另一种物质中所形成的体系。其中，被分散的物质称为分散相，容纳分散相的物质称为分散介质（分散剂）。例如：云分散介质：空气；分散相：水第一节分散系一、分散系的概念例如：农药乐果分散介质：水；分散相：乐果等第一节分散系一、分散系的概念例如：珍珠分散介质：蛋白质等；分散相：水第一节分散系一、分散系的概念例如：葡萄糖溶液和硫酸铜溶液分散介质：水；分散相：铜离子、硫酸根离子第一节分散系分散介质：水；分散相：葡萄糖分子一、分散系的概念二、分散系的分类按分散质粒子的大小分类分散相粒子的直径<1nm（10-9m），又称为真溶液，简称溶液。通常把溶液中的分散相称为溶质，把分散介质称为溶剂。（一）分子或离子分散系第一节分散系按分散质粒子的大小分类第一节分散系葡萄糖和硫酸铜溶液二、分散系的分类（一）分子或离子分散系分散相粒子的直径在1~100nm之间的分散系，主要包括溶胶和高分子溶液。其中把固态分散相分散在液态分散介质中形成的分散系，称为胶体溶液，简称溶胶。按分散质粒子的大小分类（二）胶体分散系第一节分散系二、分散系的分类按分散质粒子的大小分类（二）胶体分散系第一节分散系Fe(OH)3溶胶二、分散系的分类分散相粒子的直径>100nm的分散系。根据分散相状态不同，粗分散系分为悬浊液和乳浊液。粗分散系乳浊液悬浊液按分散质粒子的大小分类（三）粗分散系黄河水硫磺合剂乐果乳剂松节油搽剂第一节分散系二、分散系的分类按分散质粒子的大小分类（三）粗分散系第一节分散系乳浊液悬浊液乐果（农药）炉甘石洗剂二、分散系的分类分散系类型分散相粒子粒子直径/nm主要特征实例分子、离子分散系真溶液小分子或离子＜1透明、均匀、稳定、能透过滤纸及半透膜葡萄糖溶液胶体溶液溶胶分子或离子的聚集体1～100透明度不一、不均匀、相对稳定、不易聚沉，能透过滤纸、不能透过半透膜氢氧化铁溶胶高分子溶液单个高分子透明、均匀、稳定、不聚沉，能透过滤纸及半透膜蛋白质溶液粗分散系悬浊液固体颗粒＞100浑浊、不透明、不均匀、不稳定、容易聚沉、不能透过滤纸及半透膜泥浆松节油搽剂乳浊液液体小液滴三、三类分散系的特点第一节分散系乳浊液在医药上又叫乳剂。乳剂一般不稳定，要使其稳定，必须加入能使乳剂稳定的物质，这种物质叫做乳化剂。乳化剂使乳剂稳定的作用称为乳化作用。四、乳浊液在医学上的应用第一节分散系第一节分散系乳化剂是一类表面活性剂，含有亲水基和亲油基，可以使分散相的小液滴上形成一层乳化剂薄膜，使小珠滴间不易相互聚集。如肥皂、合成洗涤剂、构成细胞膜的磷脂、血液中的某些蛋白质、胆汁酸盐等。四、乳浊液在医学上的应用医学意义第一节分散系四、乳浊液在医学上的应用胆汁中胆汁酸盐的乳化作用，可以加速油脂的水解，使水解产物易被小肠壁吸收。药用油类物质常需乳化后才能作为内服药，如鱼肝油乳剂，其目的是便于吸收和尽量减小扰乱胃肠功能。。

胶体溶液的种类很多，按分散介质的不同可分为三类，即液溶胶（溶胶）、气溶胶、固溶胶。分散介质为液体的胶体溶液是溶胶。第二节胶体溶液和高分子化合物溶液一、溶胶的制备第二节胶体溶液和高分子化合物溶液（2）凝聚法：（1）分散法：将固体大颗粒用物理方法分散成1～100nm的颗粒，如墨水。用化学或物理方法将分子或离子聚集成胶粒而制得溶胶。例如，在煮沸的蒸馏水中逐滴加入FeCl3溶液，即可得到红棕色、透明的Fe(OH)3溶胶。FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl煮沸胶体溶液将溶胶置于暗处，用一束强光照射溶胶，在与光束垂直的方向观察，可以看到溶胶中有一束浑浊发亮的光柱，这种现象是由英国物理学家丁铎尔发现的，称为丁铎尔现象或乳光现象。二、胶体溶液的性质第二节胶体溶液和高分子化合物溶液（一）丁铎尔现象

二、胶体溶液的性质第二节胶体溶液和高分子化合物溶液森林中的

丁铎尔现象（一）丁铎尔现象

利用丁铎尔现象可以区别真溶液、胶体溶液和粗分散系。二、胶体溶液的性质第二节胶体溶液和高分子化合物溶液（一）丁铎尔现象光学原理分散相粒子直径远小于入射光波长则光的散射极弱，主要发生透射作用，溶液澄清、透明。分散相粒子直径(胶粒：1~100nm)大小和入射光波长（400~700nm)接近并略小时，就产生散射。每个胶粒就相当于一个发光点，无数发光点汇集就产生了丁铎尔现象。散射出来的光称为散射光也称乳光。当光束通过粗分散体系，由于分散相粒子直径大于入射光的波长，主要发生反射，使体系呈现混浊。二、胶体溶液的性质第二节胶体溶液和高分子化合物溶液（一）丁铎尔现象二、胶体溶液的性质第二节胶体溶液和高分子化合物溶液动画——胶体溶液的电泳观察与思考（二）电泳现象根据实验事实制作的动画显示：红棕色Fe(OH)3胶粒向阴极移动，说明Fe(OH)3胶粒带正电荷。现象和讨论

带电荷的分散质粒子在电场中作定向移动，这种现象称为电泳。胶粒带电荷的原因是胶粒电离或胶粒吸附离子。二、胶体溶液的性质第二节胶体溶液和高分子化合物溶液（二）电泳现象

胶粒带正电荷称为正溶胶，一般金属氢氧化物和金属氧化物的胶粒带正电荷，如：氢氧化铁等溶胶。胶粒带负电荷称为负溶胶，非金属氧化物和金属硫化物的胶粒带负电荷，如：土壤、硫化物、硅酸、金、银、硫等溶胶。二、胶体溶液的性质第二节胶体溶液和高分子化合物溶液（二）电泳现象

在临床检验中，电泳现象常用于分离血清中各种蛋白质以及尿液和脊髓液中的蛋白质，为疾病的诊断提供依据。二、胶体溶液的性质第二节胶体溶液和高分子化合物溶液（二）电泳现象（三）布朗运动1827年植物学家布朗用显微镜观察到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。二、胶体溶液的性质第二节胶体溶液和高分子化合物溶液（三）布朗运动分散质粒子本身处于不断的热运动中。分散介质分子对分散质粒子的不断撞击。解释二、胶体溶液的性质第二节胶体溶液和高分子化合物溶液引起布朗运动的原因？问题

（四）扩散由于微粒的热运动而产生的物质从高浓度区域向低浓度区域自动迁移的现象称为扩散。扩散是双向运动。如胶粒能从浓度大的区域移向浓度小的区域，水则是由稀的向浓的区域运动，最后达到浓度均匀一致。二、胶体溶液的性质第二节胶体溶液和高分子化合物溶液

用半透膜(只允许某种混合物中的一些物质透过而不允许另一些物质透过的薄膜)制成一个袋子，内装淀粉胶体和氯化钠混合液，将袋口扎紧并悬于盛有蒸馏水的烧杯中，观察动画演示效果。二、胶体溶液的性质第二节胶体溶液和高分子化合物溶液动画——渗析（四）扩散观察与思考实验证明，氯离子和钠离子可通过半透膜向水中扩散，而淀粉胶粒不能通过半透膜。

利用这一性质可以将电解质的离子从胶体溶液中分离出来，从而使胶体溶液得到净化。这个方法称为透析或渗析。尿毒症患者由于肾脏病变，不能将血液中的有毒物质通过肾脏的生理调节排出体外，因而需要定期进行透析，以除去血液中的有害物质。二、胶体溶液的性质第二节胶体溶液和高分子化合物溶液（四）扩散（一）溶胶的稳定因素三、胶体溶液的稳定因素和聚沉第二节胶体溶液和高分子化合物溶液次要因素——布朗运动主要因素——胶粒带电溶剂化膜

（二）溶胶的聚沉胶粒相互聚集成较大颗粒而沉淀的过程称为聚沉。溶胶聚沉后外观呈现浑浊。促使胶体聚沉的方法有：三、胶体溶液的稳定因素和聚沉第二节胶体溶液和高分子化合物溶液加入少量电解质加入胶粒带相反电荷的溶胶加热三、胶体溶液的稳定因素和聚沉第二节胶体溶液和高分子化合物溶液1．加入少量电解质使溶胶聚沉（二）溶胶的聚沉加入电解质后，电解质电离的离子能将胶粒所带电荷中和，胶粒的溶剂化作用也随之消失或变薄，从而使溶胶聚沉。（1）加入电解质能使溶胶聚沉的原因视频——胶体溶液的聚沉

聚沉能力主要取决于与胶粒带相反电荷的离子即反离子电荷数，反离子电荷数越高，其聚沉能力越强。一般来说聚沉能力(同种电荷)：三、胶体溶液的稳定因素和聚沉第二节胶体溶液和高分子化合物溶液3价离子＞2价离子＞1价离子（二）溶胶的聚沉1．加入少量电解质使溶胶聚沉（2）不同电解质使溶胶聚沉的能力Na3PO4>Na2SO4>NaCl例如Na3PO4、Na2SO4、NaCl对氢氧化铁溶胶的聚沉能力为：

当两种胶粒带有相反电荷的溶胶按适当比例相互混合时，由于胶粒所带电荷相互中和而发生聚沉，又称互沉现象。如：用明矾净水就是溶胶相互聚沉的实际应用，明矾中的Al3+离子水解产生的Al(OH)3正溶胶与天然水中带负电的胶态杂质发生相互聚沉。三、胶体溶液的稳定因素和聚沉第二节胶体溶液和高分子化合物溶液（二）溶胶的聚沉2．加入胶粒带相反电荷的溶胶

加热增加了胶粒的运动速度，增加了胶粒相互碰撞机会；加热同时还降低了胶粒对离子的吸附作用，减小胶粒所带电荷，削弱胶粒的溶剂化作用。因而使胶粒易于聚沉。第二节胶体溶液和高分子化合物溶液三、胶体溶液的稳定因素和聚沉（二）溶胶的聚沉3．加热高分子化合物是指相对分子质量在1万以上，甚至高达几百万的大分子化合物。

高分子溶液是指高分子溶解在适当的溶剂中所形成的溶液。四、高分子化合物溶液第二节胶体溶液和高分子化合物溶液（一）高分子溶液的特性

溶胶、高分子溶液和溶液三者的性质比较第二节胶体溶液和高分子化合物溶液性质溶胶高分子溶液溶液分散相粒子分子或离子的聚集体单个分子、离子单个分子、离子粒子直径1～100nm1～100nm小于1nm扩散速率慢慢快半透膜不能透过不能透过能透过丁铎尔现象明显微弱很微弱体系稳定性相对稳定均匀稳定均匀稳定加入电解质少量即发生聚沉大量时发生聚沉稳定粘度小大小四、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较稳定，在溶胶中加入一定量的高分子化合物，能显著提高溶胶对电解质的稳定性，这种现象称为高分子化合物对溶胶的保护作用。

第二节胶体溶液和高分子化合物溶液（二）高分子化合物溶液对溶胶的保护作用四、高分子化合物溶液

保护作用示意图第二节胶体溶液和高分子化合物溶液四、高分子化合物溶液（二）高分子化合物溶液对溶胶的保护作用高分子被吸附在胶粒的表面上，包裹住胶粒，形成了一层高分子保护膜，阻止了胶粒间的聚集。原因

正常人血液中的CaCO3、Ca3(PO4)2是以溶胶的形式存在并被蛋白质等高分子所保护，所以它们在血液中的含量虽比在水中的溶解度大得多，但仍然能稳定存在而不聚沉。当发生某些疾病使血液中的蛋白质减少时，就可使难溶盐的溶胶发生聚沉，沉积在胆、肾等器官中形成结石。第二节胶体溶液和高分子化合物溶液生理意义四、高分子化合物溶液（二）高分子化合物溶液对溶胶的保护作用

许多高分子溶液和某些溶胶在一定条件下粘度逐渐增大，最后失去流动性，变成弹性的半固体状态，这个过程称为胶凝。所形成的弹性半固体物质称为凝胶。人体内的肌肉、皮肤、脏器、血管壁及毛发、指甲、软骨等都可以看成是凝胶，人体中约占体重2/3的水，基本上也是保存在凝胶里。第二节胶体溶液和高分子化合物溶液四、高分子化合物溶液（三）凝胶

第二节胶体溶液和高分子化合物溶液分类弹性凝胶：经烘干后体积缩小很多，但仍保持弹性

例如：肌肉、脑髓、软骨、指甲、毛发等凝胶。脆性凝胶：凝胶烘干后体积缩小不多，但弹性已失去并具有脆性

例如：氢氧化铝、硅酸等形成的凝胶四、高分子化合物溶液（三）凝胶第二节胶体溶液和高分子化合物溶液干燥的弹性凝胶放入适当的溶剂中，会自动吸收液体而膨胀，体积增大，这个过程叫做膨润或溶胀。脆性凝胶几乎不能膨润。膨润在生理过程中有着重要的作用。植物的种子只有膨润后才能发芽生长。人体构成血管壁的凝胶膨润能力减低，会使血管硬化。随着有机体的逐渐衰老，膨润能力也逐渐减弱，皮肤出现的皱纹就是有机体的膨润能力减退的表现。四、高分子化合物溶液（三）凝胶

在一杯清水中加入少量浓糖水，过一会儿整杯水都有甜味，最后得到浓度均匀的糖水。这是由于溶质分子和溶剂分子相互扩散的结果。两种不同浓度的溶液相互接触时，也会发生扩散现象，最后形成浓度均匀的溶液。一、渗透现象和渗透压第三节溶液的渗透压

问题1.漏斗内液面为何会升高？2.为什么液面不会无限升高？第三节溶液的渗透压一、渗透现象和渗透压观察与思考动画——渗透现象

问题1.漏斗内液面为何会升高？第三节溶液的渗透压动画——渗透原理一、渗透现象和渗透压溶剂分子通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称为渗透现象，简称渗透。第三节溶液的渗透压一、渗透现象和渗透压产生渗透现象必须具备两个条件：有半透膜存在；半透膜两侧溶液存在浓度差(单位体积液体中溶剂分子数不相等)。问题2.为什么液面不会无限升高？第三节溶液的渗透压一、渗透现象和渗透压动画——渗透平衡

当溶液液面上施加的压力达到某一定值时，恰好可以阻止渗透现象进一步发生。此时称为渗透达到平衡状态。

这个恰能阻止渗透现象继续发生，而在溶液液面上施加的压力，称为渗透压。渗透压用π表示，其单位为Pa或kPa。渗透平衡是动态平衡。第三节溶液的渗透压一、渗透现象和渗透压

范特荷甫公式非电解质稀溶液的渗透压与浓度、温度的关系：πV=nRTπ=cBRT二、渗透压公式和渗透浓度第三节溶液的渗透压cB

物质的量浓度(mol/L)π

溶液渗透压(kPa)V

溶液的体积(L)n溶液中溶质的物质的量(mol)R气体常数(8.31kPa·L/K·mol)T热力学温度(T/K=t/℃+273.15)

公式说明，在一定温度下，非电解质稀溶液的渗透压与溶液的物质的量浓度成正比，即与单位体积溶液中所含溶质的粒子数成正比，而与溶质的本性（种类、性质、大小）无关。第三节溶液的渗透压二、渗透压公式和渗透浓度

电解质的渗透压公式可写成：医学上把稀溶液中能产生渗透效应的各种溶质粒子(分子和离子)的总浓度称为渗透浓度，用cos表示，其单位为mmol/L。第三节溶液的渗透压对于电解质溶液而言，利用上述公式计算渗透压时必须引进一个校正系数i，i在数值上等于1摩尔电解质能够电离出的离子的物质的量。二、渗透压公式和渗透浓度渗透浓度

二、渗透压公式和渗透浓度第三节溶液的渗透压非电解质稀溶液的渗透浓度等于其物质的量浓度

（单位：mmol/L）强电解质溶液的渗透浓度等于溶液中离子的总物质的量浓度（单位：mmol/L）如果要比较相同温度下两种溶液的渗透压大小，只需要比较它们的渗透浓度大小即可。比较相同温度下0.1mol/L蔗糖溶液与0.1mol/LCaCl2溶液的渗透压。二、渗透压公式和渗透浓度第三节溶液的渗透压例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溶液的渗透压大。

计算在37℃时生理盐水（9g/LNaCl溶液）的渗透浓度和渗透压?二、渗透压公式和渗透浓度第三节溶液的渗透压例2

cos=i

cB=2cB=2×154mmol/L=308mmol/L=cos

RT

=0.308mol/L×8.3