黃夢婷(湖北職業(yè)技術學院， 湖北 孝感 432000)

幾種溶液滲透壓的計算

黃夢婷(湖北職業(yè)技術學院， 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

對于兩側水溶液濃度不同的半透膜，為了阻止水從低濃度一側滲透到高濃度一側而在高濃度一側施加的最小額外壓強稱為滲透壓。滲透壓與醫(yī)學關系十分密切，因為機體的許多膜結構如細胞膜、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。

1 非電解質(zhì)稀溶液滲透壓的計算

1886年，荷蘭化學家范特霍夫(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用和滲透壓儀的設計具有指導意義。

[1]陳常興，秦子平.醫(yī)學化學[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。