溶液與膠體溶液第1頁，課件共62頁，創作于2023年2月學習目標1.掌握溶液組成量度的常見表示方法及溶液的配制方法；掌握滲透現象產生的原因、條件及影響滲透壓大小的因素；掌握溶膠的性質；2.熟悉滲透濃度的概念、膠團結構及膠粒帶電情況。3.了解滲透壓在醫學上的意義、高分子溶液對溶膠的保護作用等。第2頁，課件共62頁，創作于2023年2月引言人的生命活動離不開各種溶液，如日常飲料、生理鹽水、葡萄糖溶液、人體組織間液、血液、淋巴液及各種腺體的分泌液等。食物的消化吸收、生命過程必須的氧氣的吸收和二氧化碳排泄，以及體內的新陳代謝反應都在溶液中進行。可以說沒有溶液就沒有生命。因此，學習溶液相關知識對我們有重要的意義。第3頁，課件共62頁，創作于2023年2月第一節分散系統人們通常把具體的研究對象稱為體系。一種或幾種物質分散在另一種（或幾種）物質中所形成的體系稱為分散系，其中被分散的物質稱為分散相（或分散質），而容納分散相的連續介質則稱為分散介質（或分散劑）。例如，蔗糖水就是一種分散系，其中蔗糖分子是分散相，水是分散介質。第4頁，課件共62頁，創作于2023年2月分散系分散相粒子直徑例子特性真溶液<1

nm生理鹽水粒子能透過濾紙和半透膜，擴散快，超顯微鏡下不可見膠體分散系溶膠1~100

nmFe(OH)3溶膠熱力學不穩定體系；粒子均能透過濾紙，不能透過半透膜，擴散慢，超顯微鏡下可見高分子溶液蛋白質、核酸水溶液熱力學穩定體系；粒子均能透過濾紙，不能透過半透膜，擴散慢，超顯微鏡下可見粗分散系（懸濁液、乳狀液）>100

nm泥漿、牛奶粒子不能透過濾紙和半透膜，擴散慢，一般顯微鏡下可見分散系的分類情況第5頁，課件共62頁，創作于2023年2月 一、質量分數質量分數是指溶液中溶質質量mB與溶液質量m之比，符號為ωB。即：

質量分數可用小數表示，也可用百分數表示。例如，市售濃硫酸的ω(H2SO4)=0.98或98%。第二節溶液組成量度的表示方法第6頁，課件共62頁，創作于2023年2月 對于溶質為液體的物質來說，常用溶質的體積（VB）與溶液體積（V）之比來表示溶液的濃度，這種溶液濃度叫做體積分數，符號為φB。即：

體積分數也既可用小數表示，也可用百分數表示。如，市售藥用酒精的φ乙醇=0.95或95%；醫用消毒酒精的φ乙醇=0.75或75%；擦浴酒精的φ乙醇=0.30~0.50或30%~50%。（φ讀fài，是希臘字母，請參看以下資料）體積分數第7頁，課件共62頁，創作于2023年2月 例1-3配制500mL消毒酒精（φB=0.75）需無水酒精多少毫升？ 解：已知V=500mL，φB=0.75

答：量取375mL無水酒精加水稀釋到500mL即得消毒酒精。第8頁，課件共62頁，創作于2023年2月二、質量濃度質量濃度是溶液中溶質的質量mB與溶液體積V之比，符號為ρB。即：

質量濃度的國際單位是kg·m-3，醫學上常用單位是g·L-1或mg·L-1。第9頁，課件共62頁，創作于2023年2月 例1-2100mL生理鹽水中含有0.90gNaCl，計算生理鹽水的質量濃度。 解：已知，V=100mL=0.10L

答：生理鹽水的質量濃度為9g·L-1。第10頁，課件共62頁，創作于2023年2月三、物質的量濃度物質的量濃度，可以簡稱為濃度，是溶液中溶質的物質的量nB（B表示溶液中的溶質）與溶液體積V之比，符號為cB。即：

nB=mB/MB

物質的量濃度的國際單位是mol·m-3，醫學常用單位是mol·L-1或mmol·L-1。第11頁，課件共62頁，創作于2023年2月 例1-1100mL正常人的血清中含有10.0mgCa2+離子，計算正常人血清中Ca2+離子的物質的量濃度（用mmol·L-1表示）。 解：已知V=100mL=0.10L，MCa2+=40g·mol-1答：正常人血清中Ca2+離子的物質的量濃度是2.5mmol·L-1。第12頁，課件共62頁，創作于2023年2月說明

根據SI規定，在使用濃度單位時必須注明所表示物質的基本單元。如：C(KCl)=0.1mol/L

通常所說的“溶液濃度”實際上是指溶液的“物質的量濃度”。第13頁，課件共62頁，創作于2023年2月請你說明以上四種溶液濃度的表示方法cB、ρB、ωB和φB之間有什么區別和聯系？第14頁，課件共62頁，創作于2023年2月濃度相互換算要點

各種濃度表示法有各自的特點，從各種濃度的基本定義出發，可進行各種濃度的相互換算。溶液濃度的換算只是單位的變換，而溶質的量和溶液的量均未改變。第15頁，課件共62頁，創作于2023年2月

1．

在臨床生化檢驗中，凡是相對分子質量已知的物質在人體的組成量度，原則上均應用物質的量濃度表示，對于相對分子質量尚未準確測得的物質，則可用質量濃度表示，對于注射液，世界衛生組織認為，在絕大多數情況下，標簽上應同時標明質量濃度ρB和物質的量濃度CB。如靜脈注射的氯化鈉溶液，應同時標明ρ（NaCl）＝9g·L-1，C（NaCl）＝0.15mol·L-1。

2．

舉例進行ρB和CB的計算

（1）正常人100mL血清中含100mg葡萄糖，計算血清中葡萄糖的物質的量濃度（用mmol·L-1表示）

（2）100mL葡萄糖注射液中含5g葡萄糖，計算溶液的質量濃度和物質的量濃度。

應用第16頁，課件共62頁，創作于2023年2月希臘字母的正確讀法是什么？1Ααalphaa:lf阿爾法角度；系數2Ββbetabet貝塔磁通系數；角度；系數3Γγgammaga:m伽馬電導系數（小寫）4Δδdeltadelt德爾塔變動；密度；屈光度5Εεepsilonep`silon伊普西龍對數之基數6Ζζzetazat截塔系數；方位角；阻抗；相對粘度；原子序數7Ηηetaeit艾塔磁滯系數；效率（小寫）8Θθthetθit西塔溫度；相位角

9Ιιiotaiot約塔微小，一點兒10Κκkappakap卡帕介質常數11∧λlambdalambd蘭布達波長（小寫）；體積第17頁，課件共62頁，創作于2023年2月12Μμmumju繆磁導系數；微（千分之一）；放大因數（小寫）13Ννnunju紐磁阻系數14Ξξxiksi克西15Οοomicronomik`ron奧密克戎16∏πpipai派圓周率=圓周÷直徑=3.141617Ρρrhorou肉電阻系數（小寫）18∑σsigma`sigma西格馬總和（大寫），表面密度；跨導（小寫）19Ττtautau套時間常數

20Υυupsilonjup`silon宇普西龍位移21Φφphifai佛愛磁通；角22Χχchiphai西23Ψψpsipsai普西角速；介質電通量（靜電力線）；角24Ωωomegao`miga歐米伽歐姆（大寫）；角速（小寫）；角第18頁，課件共62頁，創作于2023年2月 第三節溶液的滲透壓一、滲透現象和滲透壓

溶劑分子透過半透膜由純溶劑（或稀溶液）進入溶液（或濃溶液）的自發過程稱為滲透現象。不同濃度的兩種溶液被半透膜隔開時都有滲透現象發生。第19頁，課件共62頁，創作于2023年2月滲透現象產生的原因是蔗糖分子不能透過半透膜，而水分子卻可以自由通過半透膜。可見，滲透現象的產生必須具備兩個條件：一是有半透膜存在，二是半透膜兩側的溶液要有濃度差。產生原因：單位體積內純溶劑中的溶劑分子數目大于溶液中的溶劑分子數目，在單位時間內，由純溶劑通過半透膜進入溶液中的溶劑分子比由溶液進入純溶劑中的溶劑分子多，致使液面升高。第20頁，課件共62頁，創作于2023年2月如果剛開始就在蔗糖水溶液的一側施加一定壓力，恰好阻止上述滲透現象發生，則把此時在溶液液面上所施加的壓力π稱為該溶液的滲透壓。第21頁，課件共62頁，創作于2023年2月滲透壓力恰能阻止滲透現象繼續發生而達到動態平衡時的壓力稱為滲透壓力，用符號π表示。（1）定義（2）單位KPa或Pa（3）滲透平衡隨著溶液液面的升高，靜水壓增加，溶液中的溶劑分子透過半透膜進入純溶劑中的速度加快，當單位時間內半透膜兩側透過的溶劑分子數相等時，液面不再升高，此時體系達到了滲透平衡。第22頁，課件共62頁，創作于2023年2月反滲透：在濃溶液一側增加較大的壓力可使溶劑進入稀溶液（或溶劑）。依此可實現溶液的濃縮和海水的淡化。P滲透反滲透第23頁，課件共62頁，創作于2023年2月如果被半透膜隔開的是兩種不同濃度的溶液，當滲透達到平衡時，液柱產生的靜液壓既不是濃溶液的滲透壓，也不是稀溶液的滲透壓，而是這兩種溶液滲透壓之差。滲透壓是溶液的一個重要性質，它也存在于人體內，并且與人體的機能活動相關。比如人體內的毛細管壁具有半透膜的特征，可以讓血液和體液中的小分子物質、離子、水分自由透過，但是不讓血液中的蛋白質等大分子透過。第24頁，課件共62頁，創作于2023年2月二、滲透壓與濃度、溫度的關系 1886年范特荷甫（van’tHoff）根據實驗數據，總結出稀溶液的滲透壓與溶液的濃度和溫度關系為：π=cBRT

第25頁，課件共62頁，創作于2023年2月式中Π－溶液的滲透壓kPac－溶液濃度mol/LT－絕對溫度K(273.15＋t0C)R－氣體常數8.31kPa·L·mol-1·K-1

第26頁，課件共62頁，創作于2023年2月在一定溫度下，稀溶液的滲透壓與單位體積溶液中所含溶質的粒子數（分子數或離子數）成正比，而與溶質的本性無關。因此，對于任意溶質的非電解質溶液，在一定溫度下，只要cB相同，滲透壓就相同。如0.3mol·L-1葡萄糖溶液與0.3mol·L-1蔗糖溶液的滲透壓相同。第27頁，課件共62頁，創作于2023年2月0.3mol·L-1NaCl溶液的滲透壓約為0.3mol·L-1葡萄糖溶液滲透壓的2倍。為什么？因此，對電解質的稀溶液，范特荷甫公式修正為：π=icBRT例如，KCl的i=2，Ca(NO3)2的i=3。非電解質的校正系數可看成是1。第28頁，課件共62頁，創作于2023年2月三、滲透壓在醫學上的意義 （一）滲透濃度 溶液中能產生滲透效應的溶質粒子（分子或離子）統稱為滲透活性物質。醫學上把滲透活性物質的總物質的量濃度稱為滲透濃度，用符號cos表示，其常用單位為mol·L-1或mmol·L-1。

醫學上常用滲透濃度來間接表示溶液滲透壓的大小。第29頁，課件共62頁，創作于2023年2月 例1-4計算50.0g·L-1葡萄糖溶液和9g·L-1生理鹽水溶液的滲透濃度。 解：葡萄糖為非電解質，i=1；NaCl為強電解質，i=2，根據題意得： 答：50.0g·L-1葡萄糖溶液的滲透濃度為278mol·L-1，9g·L-1生理鹽水溶液的滲透濃度為308mol·L-1。第30頁，課件共62頁，創作于2023年2月 （二）等滲、低滲和高滲溶液 滲透壓相等的兩種溶液，稱為等滲溶液；滲透壓不等的兩種溶液，其中滲透壓高的稱為高滲溶液，滲透壓低的稱為低滲溶液。臨床上規定血漿總滲透濃度正常范圍是280~320mmol·L-1，規定：280~320mmol·L-1

等滲溶液小于280mmol·L-1

低滲溶液大于320mmol·L-1

高滲溶液第31頁，課件共62頁，創作于2023年2月

1.生理鹽水(0.154mol·L-1或9.0g·L-1NaCl溶液)，毫滲透量濃度為308mOsm·L-1。2.0.278mol·L-1或50g·L-1葡萄糖溶液,亳滲量溶液濃度為278mOsm·L-1（近似于280mOsm·L-1）。3.0.149mol·L-1或12.5g·L-1碳酸氫鈉溶液，毫滲透量濃度為298mOsm·L-1

1.0.513mol·L-1NaCl溶液，毫滲透量濃度為1026mOsm·L-1.2.0.278mol·L-1葡萄糖氯化鈉溶液（是生理鹽水中含0.278mol·L-1葡萄糖）,毫滲透量濃度應為308+278=586mOsm·L-1,其中生理鹽水維持滲透壓,葡萄糖則供給熱量和水.3.2.78mol·L-1葡萄糖溶液，毫滲透量濃度為2780mOsm·L-1。

臨床上常用的高滲溶液有：臨床上常用的等滲溶液第32頁，課件共62頁，創作于2023年2月大量輸液時遵循的基本原則

在臨床上，病人需要大量輸液時，必須使用等滲溶液，否則將產生嚴重后果，甚至危及生命。輸入低滲溶液，會使紅血球破裂出現溶血現象。輸入高滲溶液時，紅血球皺縮易粘合在一起而成“團塊”，這些團塊在小血管中，便可能形成“血栓”。第33頁，課件共62頁，創作于2023年2月臨床給病人大量補液時，用等滲溶液是一個基本原則。紅細胞在不同溶液中的形態不同！第34頁，課件共62頁，創作于2023年2月

（三）晶體滲透壓和膠體滲透壓血漿中含有低分子的晶體物質（如氯化鈉、葡萄糖和碳酸氫鈉等）和高分子的膠體物質（如蛋白質）。血漿滲透壓是這兩類物質所產生滲透壓的總和，其中由低分子晶體物質產生的滲透壓叫做晶體滲透壓；由高分子膠體物質產生的滲透壓叫做膠體滲透壓。第35頁，課件共62頁，創作于2023年2月

晶體滲透壓和膠體滲透壓在維持體內鹽-水平衡上發揮著不同的作用。細胞膜將細胞內液和外液隔開，并只能讓水分子自由通過膜內外，而K+、Na+不易透過。如人體內缺水時，細胞外液的鹽濃度升高，晶體滲透壓增大，于是細胞內水分子向外滲透，造成細胞失水；如果大量飲水或輸入過多的葡萄糖溶液，則使細胞外液的水分子向細胞內滲透，嚴重時可引起水中毒。第36頁，課件共62頁，創作于2023年2月水中毒水中毒是指過多的水進入細胞內，導致細胞內水過多。而水過多是指水在體內潴留超過正常體液量而言。同屬于稀釋性低鈉血癥的范疇。水中毒：在腎功能不全或有抗利尿激素分泌過多（如大手術，嚴重外傷等應激狀態下）時，如攝入過量液體，則因腎不能將過多的水分排出，而造成體內水分積聚。體內水分過多，可使細胞外液稀釋擴張，并滲入細胞而引起細胞內水腫。急性水中毒時病人頭痛，乏力，意識不清，嗜睡，躁動，抽搐，昏迷，體重增加。血鈉低于正常（可降至120mmol/L以下）。治療原則主要是嚴格控制水分攝入，形成水的負平衡，一般輕癥病人即可好轉。每日入水量限制在700--1000ml以下。重癥病人則須用高滲氯化鈉溶液，使細胞內水分滲出，同時用速尿進行利尿，以免血容量繼續擴張。腎功能衰竭的病人要用透析療法排出體內積水。第37頁，課件共62頁，創作于2023年2月水腫毛細血管壁也是體內的一種半透膜，隔著血漿和組織間液，它能讓水、葡萄糖、尿素、氨基酸及各種離子自由通過，而不允許蛋白質高分子通過，如血漿中蛋白質減少時，血漿中的膠體滲透壓就會降低，血漿中的水就會透過毛細血管壁進入組織間液，致使血容量（人體血液總量）降低，而組織間液增多，這是形成水腫的原因之一。第38頁，課件共62頁，創作于2023年2月第四節溶膠和高分子化合物溶液一、溶膠

（一）膠團的結構 溶膠是指直徑1～100nm的固體顆粒分散在分散介質里的分散體系。溶膠的分散相粒子即膠粒，是由許多小分子、原子或離子聚集而成的，具有雙電子層結構。下面以AgI溶膠為例說明膠團結構。第39頁，課件共62頁，創作于2023年2月實驗表明，在AgNO3和KI反應中，若AgNO3過量，則膠核吸附n個Ag+而帶正電荷（a）；反之，若KI過量，則膠核吸附n個I-而帶負電（b）。

（a）AgNO3過量時

（b）KI過量時第40頁，課件共62頁，創作于2023年2月體系中與膠核所帶電荷電性相反的離子稱為反離子。一方面，由于反離子帶有與膠核表面電荷電性相反的電荷，在靜電引力作用下，使之有靠近膠核的趨勢；另一方面，反離子由于擴散運動，使之有遠離膠核的趨勢。當這兩種趨勢達到平衡時，使體系反離子按一定的濃度梯度分布，形成膠粒。還有部分反離子松散地分布在膠粒周圍，構成擴散層。所謂雙電子層就是指帶有相反電荷的吸附層與擴散層。膠粒與擴散層構成膠團。第41頁，課件共62頁，創作于2023年2月 膠團結構的表示方法如下：

AgI正溶膠的膠團結構 其中m>>n，n>x。從上述AgI溶膠的膠團結構可知，膠粒帶正電，但整個膠團是電中性的。第42頁，課件共62頁，創作于2023年2月 （二）溶膠的性質

1.光學性質——丁達爾（Tyndall）效應第43頁，課件共62頁，創作于2023年2月在暗室中用一束強光投射到溶膠上，從光束的垂直方向上可以清楚地觀察到一條光帶，這是溶膠的丁達爾效應。丁達爾效應是光的散射現象。第44頁，課件共62頁，創作于2023年2月

由于溶膠粒子的直徑大小在1~100nm之間，稍小于可見光波長（400~700nm），當可見光透過溶膠時會產生明顯的散射作用。而對于真溶液，由于分子或離子直徑遠小于光的波長，光發生透射，顯得清澈透明。因此，可以用丁達爾現象區分溶膠和真溶液。第45頁，課件共62頁，創作于2023年2月 2.動力學性質——布朗（Brown）運動 將一束強光透過溶膠并在光的垂直方向用超顯微鏡觀察，可以觀測到溶膠中的粒子在不停地作不規則的運動，這種不停的無規則的運動稱為布朗運動。第46頁，課件共62頁，創作于2023年2月

3.電學性質——電泳在一個U形管中，加入棕色的Fe(OH)3溶膠，然后插上電極并通直流電，陰極附近顏色逐漸變深，表示氫氧化鐵膠粒向陰極移動。第47頁，課件共62頁，創作于2023年2月

這種膠粒在電場作用下定向移動的現象叫電泳。溶膠的電泳方向可以判斷其膠粒帶電情況，向陽極遷移的膠粒帶負電，向陰極遷移的膠粒帶正電。一般情況下，大多數金屬硫化物、硅酸、金、銀等溶膠，膠粒帶負電；大多數金屬氫氧化物溶膠，膠粒帶正電。第48頁，課件共62頁，創作于2023年2月

4.溶膠的穩定性和聚沉 （1）溶膠的穩定性溶膠是不穩定體系，具有自發聚結的趨勢，應該很容易聚結而下沉，但事實上很多溶膠相當穩定。溶膠的穩定性原因有以下幾點：①溶膠分散程度高，膠粒體積小，具有強烈的布朗運動，可以克服重力作用而不易下沉。②在溶膠體系中，由于膠粒都帶有相同的電荷，它們相互排斥阻止了彼此的靠近。③膠團中的吸附層離子和擴散層離子都能發生水化作用，在其表面形成具有一定強度和彈性的水化膜，這層水化膜阻止了膠粒之間的直接接觸，使膠粒碰撞時不致引起聚沉。第49頁，課件共62頁，創作于2023年2月 （2）溶膠的聚沉溶膠的穩定是暫時的、有條件的、相對的。從溶膠的穩定性來看，只要破壞了溶膠穩定性的因素，溶膠粒子就會聚結而沉降，這個過程稱為溶膠的聚沉。①電解質對溶膠的聚沉作用②加熱聚沉③溶膠的相互聚沉天然水中的懸浮粒子一般為帶負電的膠粒例如：明礬KAl(SO4)2·12H2O能用于凈水第50頁，課件共62頁，創作于2023年2月二、高分子化合物溶液 高分子化合物是指具有較大相對分子質量的大分子化合物，如蛋白質、纖維素、淀粉、動植物膠、人工合成的各種樹脂等。高分子化合物在適當的溶劑中能強烈的溶劑化，形成很厚的溶劑化膜而溶解，構成了均勻、穩定的分散系，稱為高分子化合物溶液。高分子化合物溶液的本質是真溶液，丁達爾現象不明顯。加入少量電解質無影響，加入多時引起鹽析。第51頁，課件共62頁，創作于2023年2月在溶膠中加入適量高分子化合物溶液，可以顯著的增加溶膠的穩定性，這種現象叫高分子化合物的保護作用。例如，作為防腐藥的蛋白銀是一種膠體銀制劑，其制備過程中將蛋白質高分子化合物加入到膠體銀中，使之比普通銀溶膠更穩定、濃度更高、銀粒更細。第52頁，課件共62頁，創作于2023年2月 第五節表面現象 體系中物理和化學性質完全相同的部分稱為相。兩相接觸時的交界面稱為界面，若其中一相為氣體，則通常稱為表面。由于相界面分子與相內部分子的受力情況不同，因此在相界面就會產生一些特殊的性質，人們把這種產生在相界面上的特殊物理和化學現象統稱為界面現象或表面現象。第53頁，課件共62頁，創作于2023年2月一、表面張力和表面能水內部水分子在內部移動不做功。水表面的水分子受到的引力不對稱，結果導致水面具有自動縮小的趨勢，這種收縮力稱為表面張力（γ）。大小與溫度和界面兩相物質的性質有關，單位是N·m-1。第54頁，課件共62頁，創作于2023年2月 若要擴展表面，把液體分子從內部移到液體的表面層去，就必須克服向內的引力而做功，此功轉化為移到表面層的分子的位能，稱為表面能（Es）。實驗表明，表面能Es與表面張力和表面積A有下列關系： Es=γ·A

降低表面能有兩條途徑：一是減小