溶液浓度的表示方法和计算

一种或几种物质以分子或离子的状态分散到另一种物质里,形成均匀、稳定、澄清的体系称为真溶液,简称溶液。其中被溶解的物质称溶质,能溶解其他物质的物质称溶剂。

溶液是由溶质和溶剂所组成的。如氯化钠溶液,氯化钠是溶质,水是溶剂;葡萄糖溶液,葡萄糖是溶质,水是溶剂。水是最常用的溶剂,一般不指明溶剂的溶液,都是指水溶液。除水之外,酒精、汽油、氯仿等也是经常使用的溶剂(如酒精能溶解碘,汽油能溶解油脂等),统称为非水溶剂。通常情况下,当固体或气体溶于液体形成溶液时,固体或气体是溶质,液体是溶剂;当两种液体相互溶解而形成溶液(如乙酸甲酯和酒精)时,量多的一种液体称溶剂,量少的一种液体称溶质。另外,配制酒精溶液时,不论浓度大小,习惯上都以酒精为溶质,水为溶剂。

溶液的浓度是指一定量的溶液或溶剂中所含溶质的量。可以用下式表示。

同一种溶液,其浓度的表示方法有多种,医学上常用以下几种。

(一)物质的量浓度

1L溶液中所含溶质B的物质的量,称为溶质B的物质的量浓度。物质的量浓度用符号c(B)或CB表示。即:

公式为:

如果已知溶质的质量,则

物质的量浓度的SI单位是摩尔每立方米,符号为mol/m3。但由于此单位在化学和医学上使用不方便,故在化学和医学上多用mol/L(摩尔每升)、mmol/L(毫摩尔每升)、μmol/L(微摩尔每升)作单位。三者的关系为:

例如:

c(Na+)=1.5mol/L,表示每升溶液中含1.5molNa+;

c(NaCl)=0.154mol/L,表示每升溶液中含0.154molNaCl。

关于物质的量浓度的计算主要有下列几种类型。

1.已知溶质物质的量,求物质的量浓度。

【例3-5】 在500mlKOH溶液中含0.5mol的KOH,求该KOH溶液的物质的量浓度为多少mol/L?

答:该KOH溶液的物质的量浓度为1.0mol/L。

2.已知溶质的质量和溶液体积,求物质的量浓度。

【例3-6】 正常人100ml血清中含10.0mgCa2+,试计算正常人血清中含Ca2+的物质的量浓度。

答:正常人血清中Ca2+的物质的量浓度为2.50mmol/L。

3.已知物质的量浓度和溶液体积,求溶质的质量。

【例3-7】 求800ml2mol/LNaOH溶液中含有NaOH多少克?

答:500ml2mol/LNaOH溶液中含有NaOH64g。

4.已知溶质的质量和溶液物质的量浓度,求溶液的体积。

【例3-8】 用90g葡萄糖(C6H12O6),能配制0.28mol/L的葡萄糖静脉注射液多少毫升?

答:用90g葡萄糖(C6H12O6),能配制0.28mol/L的葡萄糖静脉注射液1800ml。

物质的量浓度已在医学上普遍使用。世界卫生组织(WHO)建议,在医学上表示溶液浓度时,凡是相对分子质量已知的物质,均用其物质的量浓度;对于未知其相对分子质量的物质,则可用其他溶液的浓度来表示。

(二)质量浓度

1L溶液中所含溶质B的质量,称为溶质B的质量浓度。用符号ρB表示。即:

公式为:

质量浓度的SI单位是kg/m3,化学和医学上常用单位是g/L(克每升)、mg/L(毫克每升)、μg/L(微克每升)。在实际工作中可根据具体情况采用不同的单位。

1g/L=103mg/L=106μg/L

要注意:由于密度的表示符号是ρ,所以特别要注意质量浓度ρB与密度ρ两者符号的区别,不能混用。

【例3-9】 在100ml生理盐水中含有0.90gNaCl,计算生理盐水的质量浓度。

答:生理盐水的质量浓度为9.0g/L。

【例3-10】 正常人100ml血浆中含血浆蛋白7g,求血浆蛋白在血浆中的质量浓度。

答:血浆蛋白的质量浓度为70g/L。

(三)体积分数

溶质B的体积分数是指溶质B的体积VB与溶液的体积V之比。用符号φB表示。即:

定义方程式为:

要注意,VB和V的体积单位一般应相同,故体积分数是一个无量纲的量,其值可以用小数或百分数表示。

【例3-11】 取750ml纯酒精加水配成1000ml医用消毒酒精溶液,计算此酒精溶液中酒精的体积分数。

答:该酒精溶液中酒精的体积分数为0.75。

【例3-12】 在311K时,100.0ml人的动脉血中含氧气19.6ml,求此温度下,人的动脉血中含氧气的体积分数。

答:此温度下人动脉血中含氧气的体积分数为0.196。

在临床上,常用到血细胞比容(红细胞压积)的概念,它是指红细胞在全血中所占的体积分数,正常人的血细胞比容为φB=0.37～0.50。

(四)质量分数

溶质B的质量分数是指溶质B的质量mB与溶液的质量m之比。用符号ωB表示。即:

定义方程式为:

因为mB和m的单位通常应相同,故质量分数是一个无量纲的量,其值可以用小数或百分数表示。

【例3-13】 将10gKCl溶于100g水中配成溶液,计算此溶液中KCl的质量分数。

答:此溶液中KCl的质量分数为0.091。