1樓:夢水若靜
滲透壓(osmotic pressure)用以阻止純水中水分子通過半透膜進入水溶液中所加的外壓。將水溶液(s)放入下端封以半透膜的粗玻璃管中,在管內溶液上方裝有不漏水的活塞,將此裝置放入純水中,水分子將通過半透膜進入溶液中。如果在溶液上方加以正外壓,其大小恰好阻止水分子淨進入膜內,溶液與純水達到滲透平衡,這時外壓力及其數值稱為該溶液(在給定溫度及該濃度下)的滲透壓。
其數值與其濃度成正比,稀溶液的滲透壓可根據范荷夫公式計算:p=icrt。c:
溶液的摩爾濃度;r:氣體常數(0.083公升·巴摩爾-1·度-1);i:
滲透常數,i=1+(n-1)α;n:1分子解離後所得離子數,α:電離度;t:
絕對溫度。
滲透作用是自然界的一種普遍現象,它對於人體保持正常的生理功能有著十分重要的意義。下面討論滲透作用的基本原理、滲透壓及其在醫學上的意義。
一、滲透現象和滲透壓
在蔗糖濃溶液上小心加入一層清水,水分子即從上層滲入下層,蔗糖分子也由下層湧入上層,直到蔗糖溶液的濃度均勻為止。一種物質的粒子自發地分布於另一種物質中的現象稱為擴散。
如果將蔗糖水溶液與水用半透膜隔開(圖1-2甲),使膜內和膜外液面相平,靜置一段時間後,可以看到膜內溶液的液面不斷上公升(圖1-2乙),說明水分子不斷地透過半透膜進入溶液中。溶劑透過半透膜進入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。
半透膜是一種只允許某些物質透過,而不允許另一些物質透過的薄膜。上面實驗中的半透膜只允許水分子透過,而蔗糖分子卻不能透過。細胞膜、膀胱膜、毛細血管壁等生物膜都具有半透膜的性質。
人工製造的火棉膠膜、玻璃紙等也具有半透膜的性質。
上述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。由於膜兩側單位體積內水分子數目不等,水分子在單位時間內從純水(或稀溶液)進入蔗糖溶液的數目,要比蔗糖溶液中水分子在同一時間內進入純水(或稀溶液)的數目多,因而產生了滲透現象。滲透現象的產生必須具備兩個條件:
一是有半透膜存在,二是半透膜兩側必須是兩種不同濃度的溶液。
圖1-2是滲透過程的示意圖,圖中v入表示水分子進入半透膜內的速度,v出表示膜內水分子透出到膜外的速度。甲表示滲透剛開始,乙表示滲透不斷進行,管內液面不斷上公升。但是液面的上公升不是無止境的,而是達到某一高度時便不再上公升(圖1-2丙),此時,v入=v出,滲透達到平衡狀態即滲透平衡。
阻止純溶劑向溶液中滲透,在溶液液面上所施加的壓力為該溶液的滲透壓。
如果被半透膜隔開的是兩種不同濃度的溶液,這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。
滲透壓的單位用pa或kpa表示。
滲透壓是溶液的乙個重要性質,凡是溶液都有滲透壓。滲透壓的大小與溶液的濃度和溫度有關。
二、滲透壓與濃度、溫度的關係
2023年范特荷甫(van』t hoff)根據實驗資料得出一條規律:對稀溶液來說,滲透壓與溶液的濃度和溫度成正比,它的比例常數就是氣體狀態方程序中的常數r。這條規律稱為范特荷甫定律。
用方程式表示如下:
πv=nrt
或π=crt(1-5)
式中π為稀溶液的滲透壓,v為溶液的體積,c為溶液的濃度,r為氣體常數,n為溶質的物質的量,t為絕對溫度。
式(1-5)稱為范特荷甫公式,也叫滲透壓公式。常數r的數值與π和v的單位有關,當π的單位為kpa,v的單位為公升(l)時,r值為8.31kpa•l•k-1•mol-1。
范特荷甫公式表示,在一定溫度下,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。
對於稀溶液,c近似於質量摩爾濃度,因此上式又可寫成
π=mbrt
對於相同cb的非電解質溶液,在一定溫度下,因為單位體積溶液中所含溶質的粒子(分子)數目相等,所以滲透壓是相同的。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。但是,相同cb的電解質溶液和非電解質溶液的滲透壓則不相同。例如,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。這是由於在nacl溶液中,每個nacl粒子可以離解成1個na+和1個cl-。而葡萄糖溶液是非電解質溶液,所以0.
3mol•l-1nacl溶液的滲透壓約為0.3 mol•l-1葡萄糖溶液的2倍。
由此可見,滲透壓公式中,對電解質溶液來說,濃度cb(或mb)是1公升溶液中能產生滲透效應的溶質分子與離子總物質的量,稱為滲透物質的量濃度。
通過測定溶液的滲透壓,可以計算溶質的相對分子質量。如果溶質的質量為m,摩爾質量為m。實驗測得溶液的滲透壓為π,則該溶質的相對分子質量(數值等於摩爾質量)可通過下式求得:
(1-6)
式(1-6)主要用於測定高分子(蛋白質等)的相對分子質量。
滲透壓公式在醫療工作中有其現實意義。人體血液的滲透壓在正常體溫(37℃)時約為769.9kpa。要配製與血液滲透壓相等的溶液,即可由滲透壓公式計算出溶液的濃度。
三、滲透壓在醫學上的意義
(一)等滲、低滲、高滲溶液
滲透壓相等的兩種溶液稱為等滲溶液。滲透壓不同的兩種溶液,把滲透壓相對高的溶液叫做高滲溶液,把滲透壓相對低的溶液叫做低滲溶液。對同一型別的溶質來說,濃溶液的滲透壓比較大,稀溶液的滲透壓比較小。
因此,在發生滲透作用時,水會從低滲溶液(即稀溶液)進入高滲溶液(即濃溶液),直至兩溶液的滲透壓達到衡為止。
在醫療實踐中,溶液的等滲、低滲或高滲是以血漿總滲透壓為標準。即溶液的滲透壓與血漿總滲透壓相等的溶液為等滲溶液。溶液的滲透壓低於血漿總滲透壓的溶液為低滲溶液。
溶液的滲透壓高於血漿總滲透壓的溶液為高滲溶液。
給傷病員進行大量補液時,常用與血漿等滲的0.154mol•l-1 nacl溶液(生理鹽水),而不能用0.256 mol•l-1nacl的高滲溶液或0.
068 mol•l-1nacl的低滲溶液。這是與血漿滲透壓有關的問題。下面討論紅細胞分別在這三種nacl溶液中所產生的現象。
將紅細胞放到0.068 mol•l-1 nacl溶液中,在顯微鏡下可以看到紅細胞逐漸膨脹,最後破裂。醫學上稱這種現象為溶血。
這是因為紅細胞內液的滲透壓大於0.068mol·l-1nacl溶液滲透壓,因此,水分子就要向紅細胞內滲透,使紅細胞膨脹,以致破裂.如將紅細胞放到0.
256mol·l-1nacl溶液中,在顯微鏡下可以看到紅細胞逐漸皺縮,這種現象稱為胞漿分離.因為這時紅細胞內液的滲透壓小於0.256mol·l-1nacl溶液的滲透壓,因此,水分子由紅細胞內向外滲透,使紅細胞皺縮.
如將紅細胞放到生理鹽水中,在顯微鏡下看到紅細胞維持原狀.這是因為紅細胞與生理鹽水滲透壓相等,細胞內外達到滲透平衡的緣故.圖1-3為細細胞在不同濃度nacl溶液中的形態圖。
圖1-3 紅細胞在不同濃度nacl溶液中的形態未意圖
在醫療工作中,不僅大量補液時要注意溶液的滲透壓,就是小劑量注射時,也要考慮注射液的滲透壓。但臨床上也有用高滲溶液的,如滲透壓比血漿高10倍的2.78mol·l-1葡萄糖溶液。
因對急需增加血液中葡萄糖的患者,如用等滲溶液,注射液體積太大,所需注射時間太長,反而不易收效。需要注意,用高滲溶液作靜脈注射時,用量不能太大,注射速度不可太快,否則易造成區域性高滲引起紅細胞皺縮。當高滲溶液緩緩注入體內時,可被大量體液稀釋成等滲溶液。
對於劑量較小濃度較稀的溶液,大多是將劑量較小的藥物溶於水中,並新增氯化鈉、葡萄糖等調製成等溶液,亦可直接將藥物溶於生理鹽水或0.278mol·l-1葡萄糖溶液中使用,以免引起紅細胞破裂。
(二)毫滲透量濃度
人的體液中既有非電解質(如葡萄糖等),也有電解質(如nacl,cacl2,nahco3等鹽類)。為了表示體液總的滲透壓大小,醫學上常用毫滲透量濃度來比較,簡稱毫滲量·公升-1,用mosm·l-1表示。這種濃度是溶液中能產生滲透作用的溶質的粒子(分子或離子)的總物質的量濃度。
例7分別計算0.278mol·l-1葡萄糖溶液和生理鹽水(0.154mol·l-1nacl)的毫滲透量濃度。
解:0.278mol·l-1葡萄糖溶液的毫滲透量濃度為:
0.278×1000=278≈280(mosm·l-1)生理鹽水的毫滲透量濃度為:0.
154×2×1000=308(mosm·l-1)
由於在一定溫度下,溶液的滲透壓與溶液的毫滲量·公升-1成正比,因此,常用它來衡量或比較溶液滲透壓的大小.表1-4為正常人血漿中各種離子的毫滲量濃度.
從表4-1可看出,正常人血漿中各種離子的總濃度為151.0+139.5=290.
5mosm·l-1(血漿中非電解質如葡萄糖、尿素等含量較少,僅相當於5mosm·l-1左右)。臨床上規定血漿總滲量濃度正常範圍是280~320mosm·l-1。如果溶液的毫滲透量濃度處於這個範圍以內,則為血漿的等滲溶液;小於此範圍的溶液為低滲溶液;大於此範圍的溶液則為高滲溶液。
表1-4 正常人血漿中各種離子的mosm·l-1
正離子 mosm·l-1 負離子 mosm·l-1
na+ 142 cl- 103
k+ 5 hco3- 27
ca+ 2.5 hpo42- 1
mg2+ 1.5 so42- 0.5
有機酸 6
蛋白質 2
總量 151.0 總量 139.5
由例7計算結果說明生理鹽水為血漿的等滲溶液,0.278mol.l-1葡萄糖溶液為278mosm·l-1近似於280mosm·l-1,所以它也是血漿的等滲溶液.
2樓:
(1)正確
滲透壓=crt(c代表溶液摩爾濃度,r為常數,t為溶液溫度),所以滲透壓正比於溶質的摩爾濃度。
(2)錯誤
滲透壓代表的是半透膜兩側的溶液在平衡時,兩個液面之間的靜壓差,與對半透膜的壓力並沒有直接關係。
滲透壓的問題
溶液的滲透壓跟氣體分壓相似,這樣你就可以理解了。溶質溶劑都會產生滲透壓力,兩者之和則通常不變,所以溶液的總滲透壓力是處處平衡的。故滲透壓只在具備條件滲透情況時起作用。比如全透膜隔開的兩種不同濃度溶液會導致溶質向低濃度側擴散而溶劑向高濃度側擴散,若為僅通溶質半透膜,則僅發生溶質的擴散,換作僅滲透溶液的...
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