黃夢婷(湖北職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 湖北 孝感 432000)

幾種溶液滲透壓的計算

黃夢婷(湖北職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 湖北 孝感 432000)

在本文分析了溶液中溶質(zhì)的種類、濃度、電離行為及溶液中陰陽離子間相互作用對溶液滲透壓產(chǎn)生的影響，據(jù)此提出了幾種溶液滲透壓的計算方法。

電解質(zhì);滲透壓;計算

對于兩側(cè)水溶液濃度不同的半透膜，為了阻止水從低濃度一側(cè)滲透到高濃度一側(cè)而在高濃度一側(cè)施加的最小額外壓強稱為滲透壓。滲透壓與醫(yī)學(xué)關(guān)系十分密切，因為機體的許多膜結(jié)構(gòu)如細胞膜、膀胱膜和毛細血管壁等都具有半透膜的性質(zhì)，因而人體的血液、細胞液和細胞間液等體液的滲透壓對維持機體的正常生理功能、健康狀況起著重要的調(diào)節(jié)作用。臨床上輸液以及對水鹽平衡失調(diào)(如水腫等)患者的處置都必須考慮溶液的滲透壓大小，所以滲透壓在醫(yī)學(xué)上具有重要的意義[1]。滲透壓與溶液中不能通過半透膜的溶質(zhì)微粒數(shù)目和環(huán)境溫度有關(guān)。

1 非電解質(zhì)稀溶液滲透壓的計算

1886年，荷蘭化學(xué)家范特霍夫(Van’t Hoff)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)提出了反映難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓與濃度、溫度之間的關(guān)系式：

式中：∏為溶液的滲透壓，單位是kPa；c為非電解質(zhì)稀溶液的物質(zhì)的量濃度，單位為mol/L；R為氣體常數(shù)，值為8．31kPa·L/(mol·K)]；T為絕對溫度[2]。表明在一定的溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓與單位體積溶液中的溶質(zhì)微粒數(shù)成正比。

2 強電解質(zhì)稀溶液滲透壓的計算

對于強電解質(zhì)的稀溶液，由于電解質(zhì)在溶液中發(fā)生完全電離，單位體積溶液內(nèi)所含的溶質(zhì)顆粒數(shù)目要比相同濃度的非電解質(zhì)溶液多，使得溶質(zhì)的粒子總濃度增加，故滲透壓也增大。因此在計算強電解質(zhì)稀溶液的滲透壓時，在公式中引入一個校正因子i，即：，其中i為強電解質(zhì)的一個“分子”在溶液中能產(chǎn)生的質(zhì)點數(shù)。在強電解質(zhì)的稀溶液中，由于離子間距大，陰陽離子間的牽制作用弱，活度與濃度之差小到可以忽略不計[3]，故i均為自然數(shù)。例如NaCl的i=2，Na2SO4的i=3。

3 弱電解質(zhì)稀溶液滲透壓的計算

對于大多數(shù)弱電解質(zhì)而言，由于在常溫下電離程度很小，電離產(chǎn)生的離子的總濃度相比弱電解質(zhì)的濃度可以忽略不計，故溶液中的溶質(zhì)的粒子總濃度沒有明顯增加，滲透壓也沒有明顯的變化。在計算弱電解質(zhì)稀溶液的滲透壓時，可以套用非電解質(zhì)稀溶液滲透壓的計算公式，即： cRT∏= ，式中：c為弱電解質(zhì)的起始濃度。

以0．1mol/L CH3COOH溶液為例。常溫下CH3COOH的α(電離度)為1．34%，。如果考慮由電離導(dǎo)致的溶質(zhì)粒子總數(shù)的增加，0．1mol/L CH3COOH溶液的滲透壓計算公式的校正因子為1+1．34%=1．0134≈1。由此可見，忽略弱酸的電離對溶質(zhì)的粒子總濃度的計算不會產(chǎn)生較大誤差，也不會對溶液滲透壓的準確計算帶來不利影響。

4 以“中強酸”為代表的弱電解質(zhì)稀溶液滲透壓的計算

中強酸，是指電離常數(shù)(Ka)在10-1～10-4之間的酸(pKa=1～4)。常見的有H3PO4、HF和H2C2O4等。中強酸本質(zhì)上屬于常溫下電離平衡常數(shù)較大的弱酸。故在中強酸的稀溶液中，電離產(chǎn)生的離子的總濃度不能忽略，溶液中的溶質(zhì)的粒子總濃度有明顯增加，滲透壓也有明顯的變化。根據(jù)弱酸的電離平衡，在弱酸不滿足c/Ka＞400條件時，弱酸中溶液中溶質(zhì)的粒子總濃度為。由此得出中強酸稀溶液滲透壓的計算公式，即

以0．1mol/L H3PO4溶液為例。常溫下H3PO4的Ka為6．9×10-3，0．1mol/L H3PO4溶液中，溶質(zhì)的粒子總濃度為c+mol/L。由此可見，如忽略中強酸的電離對溶質(zhì)的粒子總濃度總濃度的影響，將會產(chǎn)生較大誤差，進而對溶液滲透壓的準確計算帶來明顯影響。

5 結(jié)語

綜上所述，要正確計算溶液的滲透壓，就要根據(jù)溶質(zhì)的情況選擇正確的公式，不能生搬硬套范特霍夫滲透壓公式。在現(xiàn)實生活和生產(chǎn)中，有時候要面對更復(fù)雜的問題，如濃溶液、揮發(fā)性(非)電解質(zhì)溶液、混合溶液等的滲透壓計算等。筆者認為，對各種溶液滲透壓的計算進行深入探索和實踐，找到適應(yīng)不同情況的滲透壓計算公式和校正因子，對于滲透壓的實際應(yīng)用和滲透壓儀的設(shè)計具有指導(dǎo)意義。

[1]陳常興，秦子平.醫(yī)學(xué)化學(xué)[M].人民衛(wèi)生出版社，2014，8.

[2]于兆華，鄭平.全營養(yǎng)混合液的滲透壓計算方法及臨床意義[J].中國社區(qū)醫(yī)師(醫(yī)學(xué)專業(yè))，2012，14(310)：18-19.

[3]韋國翠，余瀾，詹先成.用Pitzer理論計算藥物溶液的滲透壓[J].華西藥學(xué)雜志，2014，29(1)：31-32.

黃夢婷(1990- )，女，湖北大冶人，本科，助理實驗師，研究方向：制藥工程。