溶液的渗透压

1、溶液的渗透压,临床上输液常用液体,0.9%(即9g/l)nacl溶液 （生理盐水）,5%(即50g/l) 葡萄糖溶液,知识目标： 1、掌握渗透现象发生的条件、渗透方向 (重点) ； 2、理解渗透压与渗透浓度的关系 (难点) ； 3、知道渗透压在医学中的应用 。,教学目标,情感目标： 激发学习化学兴趣，培养严谨认真的职业态度。,能力目标： 培养观察现象和分析问题能力、化学计算能力。,半透膜,半透膜：是一种只允许较小的溶剂分子（h2o分子）通过,而不允许溶质分子通过的薄膜。,例如：细胞膜、膀胱膜、肠衣、鸡蛋衣、毛细血管壁等。,渗透现象,纯水,纯水,渗透现象,半透膜,渗透现象,由于半透膜两侧溶质粒子

2、浓度的差异，溶剂分子自发地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。,纯水,纯水,半透膜,蔗糖溶液,为阻止渗透现象的发生，在溶液液面上方施加一额外的压力，这一压力就是溶液所具有的渗透压。单位为帕(pa)或千帕(kpa)，不同浓度溶液的渗透压大小不同。,渗透压,有半透膜存在 半透膜两侧溶液有浓度差,渗透条件,渗透压定律：稀溶液的渗透压大小与单位体积溶液中溶质粒子的数目（分子或离子）及绝对温度 成正比，而与溶质的性质无关。,溶液中起渗透作用的粒子总浓度称为渗透浓度(cos), 常用单位是m mol/l。,渗透压与渗透浓度的关系,用溶液渗透浓度的高低来衡量溶液

3、渗透压的大小： 非电解质溶液：其渗透浓度等于溶液的物质的量浓度 。 强电解质溶液：其渗透浓度等于溶液中离子的总物质的量浓度。,渗透压与渗透浓度的关系,2、渗透压与溶液浓度和温度的关系,范特荷甫（vant hoff, 荷兰） 非电解质稀溶液的渗透压与浓度、温度的关系,v = n rt,式中 溶液的渗透压（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. 31 kpalk-1mol-1） t 热力学温度（t/k= t/c +273.15） cb 物质的量浓度（mol l-1）, = cb rt,医学上把稀溶液中能产生渗透效应的各种溶质质点（分子和离子）的总浓度

4、称为渗透浓度，用cos表示,其常用单位为mmoll-1 。,当cb一定时，非电解质稀溶液的渗透压 与温度t 成正比,与t的关系,当t 一定时，非电解质稀溶液的渗透压与溶液的物质的量浓度cb成正比，而与溶质的种类、性质、大小无关。,例1：比较相同温度下0.1mol/l nacl溶液与 0.1mol/l葡萄糖溶液渗透压的大小。,cos(nacl)= c (na ) + c (cl )= 0.2mol/l=200mmol/l,葡糖糖为非电解质，在溶液中以分子形式存在,cos(葡萄糖)=c (葡萄糖) = 0.1mol/l=100mmol/l, 0.1mol/lnacl溶液cos 0.1mol/l葡萄

5、糖溶液cos,解：,渗透压与渗透浓度的关系,低渗溶液、等渗溶液和高渗溶液,正常人体血浆的渗透浓度 (280320mmol/l),等渗溶液,高渗溶液,低渗溶液,例题2,计算 9g/l nacl溶液及50g/l葡萄糖溶液的渗透浓 度，并判断这两种溶液是等渗、低渗还是高渗溶液？,知识回顾,1、医学上溶液浓度常用的表示方法： nb 物质的量浓度c b = （mol/l或mmol/l） v mb 质量浓度 b = （g/l） v b 2、 c b 和 b的关系 c b= mb,例题2, (nacl) 9g/l c (nacl)=0.154mol/l m (nacl) 58.5g/mol,cos(nacl

6、)=c (na ) + c (cl ) =0.154mol/l+ 0.154mol/l =0.308mol/l=308mmol/l, 9g/l nacl溶液是等渗溶液,又 nacl = na cl ,计算 9g/l nacl溶液及50g/l葡萄糖溶液的渗透浓 度，并判断这两种溶液是等渗、低渗还是高渗溶液？,解：, (葡萄糖) 50g/l c (葡萄糖)=0.278mol/l m (葡萄糖) 180g/mol,cos(葡萄糖)=c (葡萄糖) =0.278mol/l=278mmol/l,(接近280mmol/l), 50g/l葡萄糖溶液是等渗溶液,又葡糖糖为非电解质，在溶液中以分子形式存在,计算

7、 9g/l nacl溶液及50g/l葡萄糖溶液的渗透浓 度，并判断这两种溶液是等渗、低渗还是高渗溶液？,解：,例题2,红细胞在等渗、低渗、高渗溶液中形态变化,等渗溶液,低渗溶液,高渗溶液,（正常形态）,（胀大溶血）,（皱缩胞浆分离血栓）,让我好好想一想,临床上常用的等渗溶液有： 0.154mol / l (9g /l即0.9%)nacl溶液（生理盐水） 0.278mol /l (50g /l即5%)葡萄糖溶液 0.149mol / l (12.5g /l)nahco3溶液 0.167mol / l (18.7g /l)乳酸钠溶液,特殊情况,渗透压在医学上的应用,临床上常用的高渗溶液有： 2.7

8、8mol /l (500g /l即50%)葡萄糖溶液 0.60mol /l (50g /l) nahco3溶液 0.278mol/l葡萄糖氯化钠溶液 用高渗溶液作静脉注射时，用量不能太大，注射速度要缓慢，以免造成局部高渗引起红细胞皱缩。,课堂反馈,1、渗透现象发生的条件是： _； _。,有半透膜存在,半透膜两侧溶质粒子的浓度不同,渗透浓度不同,（ ）2、物质的量浓度相等的两种溶液，其渗透压 相同。,cos的计算：盐类(强电解质): cos=各离子浓度之和； 糖类(非电解质): cos= cb 。,4、下列溶液中，能使红细胞发生皱缩的是（） 。 b、9 gl nacl c、50 gl 葡萄糖 d

9、、5 gl 葡萄糖,课堂反馈,高渗溶液,a,a、15 gl nacl,(等渗),(等渗),b,3、临床上给病人大量输入液体时，应输入（ ）。 a、高渗溶液 c、低渗溶液 d、都可以,b、等渗溶液,海水淡化原理(反渗透）,海水淡化，目前已成为一些海岛、远洋客轮、某些缺少饮用淡水的国家获得淡水的主要方法。,碟管式反渗透移动应急供水 系统饮用水应急救援车,安吉尔反(逆)渗透纯水机,晶体渗透压(766kpa) (由晶体物质产生),晶体渗透压和胶体渗透压,生物体液的渗透压(769.8kpa),nacl kcl hco3- hpo42- h2po4- 葡萄糖 氨基酸等 小分子和小离子 (1l血浆含7.5g

10、),胶体渗透压(3.8kpa) (由胶体物质产生),蛋白质 核酸等 大分子和大离子 胶体物质 (1l血浆含70g),知识拓展,无机盐、小分子 等 晶体物质 体液 蛋白质、多糖 等 胶体物质 晶体渗透压:766kpa 99.5% 体液渗透压 胶体渗透压:3.8kpa 0.5%,水分子,晶体物质、胶体物质,晶体的渗透压维持细胞膜内外盐水平衡,细胞外液,细胞内液,血浆,组织间液,水和晶体物质,胶体物质,自由通过,维持毛细血管内外盐水平衡和血容量,小结: 等渗、低渗和高渗溶液的判断标准: 280320 mmoll-1 临床上给病人大量补液时应用等渗溶液; 必要时可用高渗溶液。 晶体渗透压是维持细胞内外

11、盐水平衡的主要因素。 胶体渗透压是维持毛细血管内外盐水平衡的主要因素 血浆中蛋白质浓度减少可导致水肿。,3、4 胶体,1、定义：,分散质粒子直径介于1100nm( 10-910-7m)之间的分散系。,注：胶体的分散质又称胶粒。,常见胶体：fe(oh)3胶体、agi胶体、淀粉胶体（溶液）、蛋白质胶体（溶液）。,生活中：牛奶、豆浆、土壤、有色玻璃、云雾烟、尘土,分散系,胶 体,浊 液,溶 液,悬浊液,乳浊液,丁达尔效应是区分胶体与溶液的一种常用物理方法。,3.4.2 胶体的基本性质,（1）丁达尔效应：当可见光束通过胶体时，在入射光侧面可观察到明亮的“通路”，这种现象叫做丁达尔效应。 由于胶体粒子对

12、光线散射而形成的光亮的通路。,把盛有cuso4溶液和fe(oh)3胶体的烧杯置于暗处,分别用激光笔(或手电筒)照射烧杯中的液体，在与光束垂直的方向进行观察。,cuso4溶液,fe(oh)3胶体,无光亮的“通路”,有光亮的“通路”,悬浮在水中的小颗粒做不停地、无秩序地运动，这种现象叫做布朗运动。,(2)布朗运动,胶体粒子由于做布朗运动而使它们不容易聚集成质量较大的颗粒而沉降下来。这是胶体相对稳定的因素之一。,其实最主要的因素是因为胶体粒子可以通过吸附而带有电荷。同种胶体粒子的电性相同，它们之间相互排斥阻碍胶体粒子变大，使它们不易聚沉。,思考：如何分离胶体和溶液？,（半透膜：只能容许某些分子或离子

13、通过的薄膜）,一定时间之后， 烧杯中能够检测出的是： 检测不出的是：,盛有淀粉胶体和食盐溶液的半透膜浸在蒸馏水中,氯化钠,淀粉,(1)定义：利用半透膜把胶体中混有的离子或分子从胶体溶液里分离出来的操作，叫做渗析。,(2)原理：胶体微粒不能透过半透膜，而溶液中的分子和离子能透过半透膜。,(3)应用：分离和提纯胶体,4、渗析,应用实例：豆浆里加盐卤(mgcl26h2o)或石膏(caso42h2o)溶液使之凝聚成豆腐，三角洲的形成,3.沉降与沉降平衡 胶体的聚沉,（1）定义：使胶体粒子聚集成为较大的颗粒，从而形成沉淀从分散剂里析出的过程叫做聚沉。,加入少量电解质,（2）聚沉的方法,由于电解质可以电离

14、出阴阳离子，可以中和胶体粒子所带的电荷，使粒子聚集成大颗粒而沉淀下来。电解质所带的电荷越多则使胶体聚沉效果越好。,应用实例：用明矾等净水，不同品牌 颜色的钢笔水不能混合使用。,应用实例：淀粉溶液加热后凝聚成了浆糊凝胶,加入带相反电荷胶粒的胶体,加热,加热可以使胶体粒子运动加快，聚合成大颗粒而 凝聚成沉淀。,将两种带相反电荷的胶体混合，它们的电荷互相抵消使彼此都不带电，从而 聚集成大颗粒而沉淀。,在电场作用下胶体有何变化？,现象：阴极附近的颜色逐渐变深，阳极附近的颜色逐渐变浅。,(3)电泳,原因：胶体粒子带电荷，当胶粒带正电荷时向阴极运动，当胶粒带负电荷时向阳极运动。,在外加电场的作用下，胶体粒

15、子在分散剂里向电极做定向移动的现象。,带正电荷：金属氧化物、金属氢氧化物。 如：fe(oh)3 胶体， al(oh)3胶体 带负电荷：非金属氧化物、金属硫化物 如：硅酸胶体，硫化砷胶体,3.4.3 胶团的结构及溶胶的稳定性,2、溶胶的稳定性,溶胶具有一定的稳定性，其原因如下： （1）brown 运动：溶胶的胶粒的直径很小，brown 运动剧烈，能克服重力引起的沉降作用。 （2）胶粒带电：同一种溶胶的胶粒带有相同电荷，当彼此接近时，由于静电作用相互排斥而分开。胶粒荷电量越多，胶粒之间静电斥力就越大，溶胶就越稳定。胶粒带电是大多数溶胶能稳定存在的主要原因。,溶胶的稳定性,（3）溶剂化作用：溶胶的吸

16、附层和扩散层的离子都是水化的（如为非水溶剂，则是溶剂化的），在水化膜保护下，胶粒较难因碰撞聚集变大而聚沉。水化膜越厚，胶粒就越稳定。,使胶体聚沉的方法：,（1）加热：加速胶粒运动，相互间结合成大颗粒而沉降,（2）加电解质：电解质电离出的离子中和胶粒所带的电荷，相互间结合成大颗粒而沉降,（3）加入带相反电荷胶粒的胶体：胶粒间电性相互中和，相互间结合成大颗粒而沉降,在溶胶中加入少量的可溶性高分子，可导致溶胶迅速生成棉絮状沉淀，这种现象称为高分子对溶胶的絮凝（敏化）作用。高分子的絮凝作用与电解质的聚沉作用不同，电解质的聚沉作用是由于反离子挤入吸附层，减少或中和了胶粒所带的电荷所引起的；而高分子的絮凝

17、作用是由于高分子溶液浓度较低时，一个高分子长链可同时吸附两个或更多个胶粒，把胶粒聚集在一起而产生沉淀。,在溶胶中加入一定量的高分子，能显著地 提高溶胶的稳定性，这种现象称为高分子对溶 胶的保护作用。产生保护作用的原因是高分子 吸附在胶粒的表面上，包围住胶粒，形成了一 层高分子保护膜，阻止了胶粒之间及胶粒与电 解质离子之间的直接接触，从而增加了溶胶的 稳定性。,3.5 高分子化合物溶液,一、高分子化合物的概念 高分子化合物(大分子化合物)： 相对分子量在1万以上，甚至高达 几百万的物质。,天然高分子：蛋白质，核酸，糖原等 生物高分子 合成高分子:聚乙烯塑科，合成纤维,高分子化合物的性质与它的形态

18、 有密切关系。高分子链具有柔顺性 容易弯曲成无规则的线团状，导致 形态不断改变。又具有一定弹性。 高分子链的柔顺性越大，它的弹性 就越强(如橡胶)。,3.5.2 高分子化合物溶液的特性,高分子化合物能自动地分散到 适宜的分散介质中形成均匀的溶 液。属于均相、稳定休系。具有 特殊的性质。,1. 稳定性较大 高分子溶液比溶胶稳定，在无 菌、溶剂不蒸发的情况下，可以 长期放置不沉淀。在稳定性方面 它与真溶液相似。,高分子化合物具有许多亲水基团， 如 oh、 cooh、 nh2，当高分 子化合物溶解在水中时，在其表面上 牢固地吸引着许多分子形成一层水化 膜。,2. 黏度较大 高分子溶液的粘度比真溶液或

19、 溶胶大得多。由于高分子化合物 具有线状或分枝状结构，加上高 分子化合物高度溶剂化，故黏度 较大。,高分子溶液的黏度受许多因素的 影响，如浓度、温度、时间等。高 分子溶液和溶胶的主要性质的异同 点归纳于表中。,凝胶：凝胶是胶体体系的一种存在形式，它是由胶体体系中分散相颗粒相互联结，搭成具有三维结构的骨架后形成的，具有空间网状结构体系，胶体体系中原有的分散介质（液体）充填在网状结构的空隙之中。,3.5.3 凝胶,在新生成的凝胶中往往都含有大量的液体（有时液体含量可达凝胶的90以上）。如果凝胶中所含的液体是水，就称为水凝胶。 一定浓度的溶胶或高分子化合物的真溶液在放置的过程中自动形成凝胶的过程称为

20、胶凝(gelatination)。,凝胶与一般沉淀比较： 沉淀：分散相颗粒从分散介质中沉降出来的，它明显地分为固液两相。 凝胶：由胶体体系中分散相颗粒相互联结，搭成具有三维结构的骨架后形成的。,凝胶与普通溶胶比较: 溶胶：分散相颗粒是独立的运动单元，可以自由运动，具有良好的流动性。 凝胶：分散相颗粒是相互搭结的，不能自由运动，是一种半固体状态，具有一定弹性、强度等固体特有的性质。,凝胶与真正的固体比较： 凝胶：由固液两相组成，其结构强度差，易于发生变化。当改变条件时，往往会使凝胶发生不可逆形变而产生流动。,1. 凝胶形成的基本条件 (1)降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以“胶体分散状态”析出

21、； (2)析出的质点既不沉降，也不能自由行动，而是构成骨架，通过整个溶液形成连续的网状结构。,凝胶的形成,触变作用,2. 凝胶的性质,触变作用实际上是从有结构的体系转变为“无结构”的体系。,离浆（“出汗”）：水凝胶在基本不改变外形的情况下，分离出其中所包含的一部分液体，此液体是大分子稀溶液或稀的溶胶。 原因： 由凝胶骨架收缩引起的。 水凝胶的离浆作用是自发过程。 无论是弹性凝胶（如明胶等）还是非弹性凝胶都有离浆作用。,离浆作用,膨胀作用 凝胶在液体或蒸气中吸收这些液体或蒸气时，使自身质量、体积增加的作用。 膨胀作用是弹性凝胶所特有的性质。,非弹性凝胶：干胶都具有多孔性的毛细管结构，因而比表面积

22、较大，从而表现出较强的吸附能力。 硅胶是典型的非弹性凝胶，广泛用作干燥剂、吸附剂或催化剂载体等。 弹性凝胶：干燥时由于高分子链段收缩，形成紧密堆积，故其干胶几乎没有可测量的孔道，比表面积较小。吸附能力较非弹性凝胶小。,4. 吸附,3.6 表面活性剂和乳状液,眼 影,指甲油,香 水,表面活性剂分子,非极性烃链（疏水）,极性基团（亲水）,硬脂酸,表面活性剂的结构特点,胶束结构示意图,临界胶束浓度 cmc critical micell concentration,表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在

23、一起形成胶束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。,3.6.2 乳状液,乳状液的类型,乳状液的类型,乳状液 - 一种液体以小液滴（直径大于100nm）的形式分散于另一不相溶的液体中而形成的多相分散体系，属于粗分散体系。,被分散的物质 - 分散相，或内相，是不连续相； 另一相 - 分散介质，或外相，是连续相。,分散相液滴较大，用普通显微镜即可看见。 由于液滴对可见光的反射和折射作用，大部分乳状液外观为不透明或半透明的乳白色。 例如：牛奶、豆浆、原油、血浆、大部分农药,乳状液的一相通常为水相，用w表示，另一相是 不溶于水的有机液体，称为油，用o表示。 乳状液有 以下两种类型：,1）水包油型 ( o/w ) : w - 分散介质， o - 分散相 如 牛奶、豆浆、生橡胶液等,乳状液的一相通常为水相，用w表示，另一相是 不溶于水的有机液体，称为油，用o表示。 乳状液有 以下两种类型：,2） 油包水型 ( w/o ) : o - 分散介质 , w - 分散相 如 天然原油、人造黄油奶油，芝麻酱等,乳状液的稳定性和乳化,乳化剂与乳化作用,当直接