摘 要:医用化学教学中,渗透浓度贯穿整个章节始终,这是专业需求。归纳其应用有助学生加深理解。
关键词:渗透浓度;医用化学;应用
一、渗透浓度
渗透浓度是指,溶液中产生渗透效应溶质粒子的物质的量除以溶液的体积。渗透浓度是用来比较溶液渗透压力的;渗透压的大小决定于全溶质分子及离子的浓度。非电解质溶液,渗透浓度与物质的量浓度是一致的,渗透压与物质的量浓度大致呈正比。
二、范特霍夫定律与渗透浓度
非电解质溶液Ⅱ=CRT,电解质溶液Ⅱ=iCRT。换言之,对于非电解质溶液渗透浓度COS=C,电解质溶液渗透浓度COS =iC。
影响渗透压大小的因素有浓度和温度,由于正常人体温度在37℃左右,非常恒定,医用化学教学中,只讨论浓度与渗透压关系。这样,范特霍夫定律要点可以简述为:
①Ⅱ∝COS(Ⅱ:渗透压;COS:渗透浓度。)
②COS=CB(CB:物质的量浓度;适用于非电解质溶液。)
③COS=iCB(i:系数;适用于电解质溶液。)
i取值与物质在溶液中电离能力密切相关,医学上常用物质i取值如下:氯化钠2;***酸钠2;碳酸氢钠2;氯化钾2;氯化钙3。
三、应用例析
1.比较渗透压大小
例 计算下列溶液渗透浓度,比较渗透压大小:
A. 0.1mol/L NaCl溶液
B. 0.1mol/L葡萄糖溶液
C. 0.1mol/LCaCl2溶液
解:(A)COS=iCB=2×0.1mol/L=0.2mol/L
(B)COS=CB=0.1mol/L
(C)COS=iCB=3×0.1mol/L=0.3mol/L
因为π∝C渗,所以渗透压大小排序(C)>(A)>(B)。
2.判断渗透方向
例 下列溶液用半透膜隔开,指出渗透方向:
A. 0.1mol/L氯化钠II 0.1mol/L葡萄糖
B. 0.1mol/L氯化钙II 0.1mol/L***酸钠
解:(A)左边COS=iCB=2×0.1mol/L=0.2mol/L
右边COS=CB=0.1mol/L
渗透方向是由低渗溶液到高渗溶液,渗透方向由左向右。
(B)左边COS=iCB=3×0.1mol/L=0.3mol/L
右边COS=iCB=2×0.1mol/L=0.2mol/L
同理,渗透方向由左向右。
3.判断等渗溶液、低渗溶液和高渗溶液
例 与血浆比较,下列溶液是高渗溶液?低渗溶液?还是等渗溶液?
A. 0.15mol/L葡萄糖
B. 0.15mol/L氯化钙
C. 0.15mol/L碳酸氢钠
解:我们知道血浆渗透浓度正常值280~320mmol/L,所以:
(A)COS=CB=0.15mol/L=150mmol/L低渗溶液
(B)COS=iCB=2×0.15mol/L=0.3mol/L=300mmol/L等渗溶液
(C)COS=iCB=3×0.15mol/L=0.45mol/L=450mmol/L高渗溶液
4.判断红细胞形态
例 红细胞在下列溶液中将出现怎样形态?
(A)12.8g/L碳酸氢钠(84.0)
(B)1.0g/L氯化钠(58.5)
(C)100g/L葡萄糖(180)
(D)9.0g/L氯化钾(74.5)
解:根据CB=ρB/M,计算如下:
(A)COS=iCB=2ρB/M=2×12.8/84.0=0.305mol/L=305mmol/L等渗溶液,红细胞保持正常状态。
(B)COS=iCB=2ρB/M=2×1.0/58.5=0.034mol/L=34mmol/L低渗溶液,红细胞将膨胀。
(C)COS=CB=ρB/M=100/180=0.556mol/L=556mmol/L高渗溶液,红细胞将皱缩。
(D)COS=iCB=2ρB/M=2×9.0/74.5=0.242mol/L=242mmol/L低渗溶液,红细胞将膨胀。
5.计算相对分子质量
例 将10.0g某大分子物质,溶于1L水中配成溶液,在27℃时测得溶液渗透压为0.37Kpa,求这大分子物质相对分子质量。
解:因为Ⅱ=CRT=mRT/MV
所以M=mRT/V
又因为m=10g,T=273+27=300(K),V=1.0L,=0.37Kpa,R=8.314Kpa,moL-1.K-1。
代入上式得M=10.0×8.314×300/0.37×1.0=6.7×104 (g/moL)。
故相对分子质量为6.7×104。
渗透浓度概念广泛使用于临床,高渗溶液、低渗溶液、等渗溶液概念以及生理盐水浓度、葡萄糖溶液浓度都以之关联,有必要让学生加深理解。