医 用 化 学 生 化 教 研 室 (8403) 张 学 礼.

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1 医 用 化 学 生 化 教 研 室 (8403) 张 学 礼

2 概 述 一、《医用化学》 主要内容 二、为什么要学习《医用化学》 三、怎样学好《医用化学》 四、课程安排

3 一、《医用化学》 主要内容 第一部分 溶液（第1章） 第二部分 有机化学（2~8章） 第三部分 生物分子化学（9~12章）

4 二、为什么要学习《医用化学》 通过学习掌握医学上必需的化学基本知识。

5 脂肪酸 乙酰乙酸 丙酮 CO2 + H2O ╳

6 三、怎样学好《医用化学》 认真听讲，掌握重点； 课后复习，及时消化。

7 四、课程安排 总学时：42学时 理论课学时：30学时 第一部分 溶液（第1章） 6学时 第二部分 有机化学（2~8章） 13学时
第一部分 溶液（第1章） 学时 第二部分 有机化学（2~8章） 学时 第三部分 生物分子化学（9~12章） 11学时 实验课学时：12学时(3、4、6、7周周四）

8 考核方法： 期末考试(60%) + 平时成绩(40%) 不定期测验(20%) + 实验成绩(20%)

9 第一章 溶 液 第一节 溶液与分散系的概念 第二节 溶液的浓度 第三节 电解质的电离和溶液的酸碱性 第四节 缓冲溶液 第五节 溶液的渗透压

10 第一节 溶液与分散系的概念 溶液：一种或几种物质以分子或离子形式均匀地分散到另一种液体物质中所得的稳定混合物，例如 糖水、盐水。
第一节 溶液与分散系的概念 溶液：一种或几种物质以分子或离子形式均匀地分散到另一种液体物质中所得的稳定混合物，例如 糖水、盐水。 溶液中能溶解其它物质的是溶剂（水），被溶解的物质是溶质（蔗糖、NaCl）。 溶液 = 溶质 + 溶剂

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12 分散系：一种物质以极小的微粒分散到另一种物质中所组成的体系。*
分散相（分散质）：分散系中分散成微粒的物质(例如泥土、油、分子、离子） 分散介质（分散剂）：分散相所处的介质（例如水） 分散系 =分散相+分散介质

13 什么是相？ 是指在一个体系中，物理和化学性质完全相同的一部分。

14 分散相是否以单个分子（或离子）分散在分散介质中。
分散系的分类 ：* 1.按分散相粒子的组成分 均相（单相）分散系 非均相（多相）分散系 判断均相与非均相的方法： 分散相是否以单个分子（或离子）分散在分散介质中。 是：均相（单相）分散系 否：非均相（多相）分散系

15 什么是相？ 指在一个体系中，物理和化学性质完全相同的一部分。 判断相的依据： 分散相是否以单个分子（离子）分散在分散介质中。

16 2. 按分散相粒子的大小分 粗分散系 胶体分散系 分子（离子）分散系

17 一、粗分散系 分散相粒子直径>100 nm，多相，不稳定。 例：悬浊液、乳浊液

18 二、胶体分散系 分散相粒子直径1~100 nm，多相，较稳定。 特征：* 1.通透性：能透过滤纸，不能透过半透膜； 渗析（透析） .

19 丁铎尔效应：聚光光束通过放在暗处的溶胶时，从侧面可看到一条明亮的光柱，这是光散射的结果。*
2.光学性质：丁铎尔效应； 丁铎尔效应：聚光光束通过放在暗处的溶胶时，从侧面可看到一条明亮的光柱，这是光散射的结果。* 低分子 溶液 聚光光束 . 溶胶

20 4.电学性质：电泳。 电泳：带电物质在电场作用下的移动现象。 + - 溶胶稳定的主要因素：* 1.胶粒带同种电荷； 2.胶粒表面有水化膜。
3.动力学性质：布朗运动； 4.电学性质：电泳。 电泳：带电物质在电场作用下的移动现象。 + - 溶胶稳定的主要因素：* 1.胶粒带同种电荷； 2.胶粒表面有水化膜。

21 三、分子（离子）分散系 分散相粒子以单个分子（或离子）分散在分散介质，单相，稳定。 1.高分子溶液 2.低分子溶液

22 1.高分子溶液： 分散相粒子直径1~100 nm，与胶体分散系有相似性质：* 1）不能透过半透膜； 2）扩散速度慢； 3）具丁铎尔效应。
也有不同点：* 1）较胶体分散系稳定； 2）具较大粘性； 3）易形成凝胶。

23 2.低分子溶液： 分散相粒子直径< 1nm，与高分子溶液比较：* 1）能透过半透膜； 2）扩散速度较快； 3）具高度稳定性。

24 分散系类型 胶体分散系 分子分散系 粗分散系 实 例 分散系 泥水 泥土 水 分散相粒子直径/nm 分散相 主要性质 分散介质
分散相粒子直径/nm 分散相 主要性质 实 例 分散系 分散介质 粗分散系 >100 分子的大聚集体 多相，不稳定，扩散很慢，颗粒不能透过半透膜 泥水 泥土 水 胶体分散系 1～100 分子的小聚集体 多相，稳定，扩散慢，颗粒不能透过半透膜，具有丁铎尔和布朗效应 Fe（OH）3溶胶 (Fe（OH）3〕n胶核 高分子溶液 大分子 均相，稳定，扩散慢，颗粒不能透过半透膜 淀粉溶液； 血液 多糖 蛋白质 低分子溶液 <1 小分子、离子 均相，稳定，扩散快，颗粒能透过半透膜 葡糖糖溶液； NaCl溶液 葡糖糖 NaCl 分子分散系

25 第二节 溶液的浓度 指在一定量的溶液或溶剂中，所含溶质的量。 医学上，常见浓度表示法： 一、毫克百分浓度 二、毫克当量浓度

26 一、毫克百分浓度 ×100% (一) 定义：指100ml溶液中所含溶质的毫克数，用 mg/dl或mg% 表示。
公式表示： 溶质的质量（mg） 溶液的体积（ml） ×100%

27 2. 蛋白质在体液中的含量较高，常以克百分浓度来表示（g/dl 或g % ）：
（二）毫克百分浓度的应用 1.通常人体体液中各种物质的含量都有一定的范围： 例：血液中葡萄糖含量为80~120mg/dl； 血清中钙的含量为9~11mg/dl 2. 蛋白质在体液中的含量较高，常以克百分浓度来表示（g/dl 或g % ）： 例：血浆中白蛋白为4~5g/dl 3. 体液中有些物质含量特别低，可用微克百分浓度来表示（ug/dl或ug % ）, 例：血清中铁为50~174 ug/dl 优点：通俗、简单、明确

28 例题：某高热病员24hr内静脉注射5%葡萄糖生理盐水一瓶，10%葡萄糖溶液两瓶，试计算总共给病员补充了多少克氯化钠及葡萄糖？（每瓶溶液500ml）
解： 氯化钠： 0.9% ×500 = 4.5g 葡萄糖 5% × % ×500 ×2 = 125g

29 二、毫克当量浓度 （一）几个概念 1.物质的当量：元素或化合物都是以一定的 质量比例相互化合或起反应的。当物质互相完全作用时，彼此相当的量就称为当量。

30 H （1g） C 3g Cl 35.5g S 16g O 8g O （8g） K 39g Na 23g Ca 20g Mg 12g

31 2.克当量：当量以克作单位来表示,称为克当量。
元素（离子）克当量 = 分子量（克） 正（负）离子化合价总数 原子量（克） 化合价 化合物的克当量 =

32 例如：Ca2+的克当量= 40g/2 = 20g Cl-的克当量= 35.5g/1 =35.5g Ca（OH）2的克当量 = 74g /2 = 37g NaCl的克当量 = 58.5 g/ 1 = 58.5g CuO的克当量 = 80g / 2 = 40g H2SO4的克当量 = 98g / 2 = 49g

33 3.毫克当量：当量以毫克作单位来表示， 称为毫克当量。
物质的毫克当量= 克当量 1000 例如：Ca2+的毫克当量= 40 mg/2 = 20mg H2SO4的毫克当量 = 98 mg / 2 = 49mg

34 4.物质的克当量数与毫克当量数： 一定质量的各种物质可以用克当量数或毫克当量数来表示。

35 克当量数：物质的质量与其克当量的比值， 即克当量的倍数。
公式表示如下： 物质的质量（g） 物质的克当量（g） 若用克当量数表示数值较小，也可用毫克当量数（mEq）表示： 物质的质量（mg） 物质的毫克当量（mg） = 克当量数×1000 克当量数（Eq）= 毫克当量数（mEq）=

36 例1：计算4g NaOH相当多少克当量数？ 解：NaOH的克当量 = 40g/1 = 40g NaOH的克当量数 = 4g/40g = 0.1 Eq

37 例2：计算0.5Eq 的H2SO4是多少克？ H2SO4的质量 = 0.5 × 49g = 24.5g

38 例3：计算1.95g K+相当多少毫克当量数？ 解： K+的毫克当量 = 39g/1000 =0.039g=39mg K+的毫克当量数 = 1.95g/0.039g = 50mEq

39 例如， Na2SO4溶液中各分子和离子的mEq： Na2SO4 2Na+ + SO42+
(二)毫克当量数的应用 例如， Na2SO4溶液中各分子和离子的mEq： Na2SO Na SO42+ 毫克数（或克数） × 23= 毫当量数 mg/71mg mg/23mg 96mg/48mg 结论：在水溶液中完全电离的强电解质，其电离产生 　　　的各离子克（毫克）当量数一定相等。*

40 表示为：* 强电解质的毫当量数＝阳离子的毫当量数 　　　　　　　　　＝阴离子的毫当量数

41 例１：生理盐水为0.9%NaCl溶液，每瓶５００ml,　　问其中含Na+ 和 Cl-各多少毫当量？
　　　 % × 500ml = 4.5g = 4500 mg NaCl的毫当量＝58.5 mg NaCl的毫当量数＝4500mg/58.5mg = 77 mEq NaCl的毫当量数＝Na+ 的毫当量数 = Cl-的毫当量数＝77 mEq

42 例２：某高热病人伴大量出汗，损失钠80mEq、钾４mEq, 问需补生理盐水和10%KCl 溶液各若干ml?
解：需要补充 1）NaCl 80mEq ，即80 × 58.5 =4680mg=4.68g 4.68 ÷0.9% = 520ml 2）KCl 4mEq ，即4× =298mg=0.298g 0.298 ÷10% = 3ml

43 指1升溶液中含有溶质的毫当量数，通常用毫当量/升 或mEq/L表示。 用公式表示为：
(三) 毫当量浓度 指1升溶液中含有溶质的毫当量数，通常用毫当量/升 或mEq/L表示。 用公式表示为： 溶质的毫当量数 毫当量浓度（ mEq/L ） = 溶液的体积 优点：用毫当量浓度来表示，能比较正确地反映血浆中各离子间的关系。

44 正常人血清中各种离子的浓度 电 解 质 mg/dl(mg%) mEq/L 阳离子 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ 326 20 10
2.4 142 5 2 阳离子总量 358.4 154 阴离子 Cl- HCO3- SO42- HPO42- 有机酸 蛋白质 365.7 164.7 1.6 9.6 17.5 7000 103 27 1 16 阴离子总量 7559.1 正常人血清中各种离子的浓度

45 三、毫当量浓度与毫克百分浓度的换算 例题：根据化验报告，某病员血清电解质中的Na+ 326mg /dl,每升血浆中含Na+ 应为多少mEq？ 解： Na+ 浓度为326mg/dl； 则每升血浆中含Na+ 应为：3260 mg； Na+ 的毫当量浓度为： 3260/23=142mEq/L 相当于 326×10 或 23 23/10

46 二者关系为： 100毫升溶质毫克数 毫当量数/L* = 毫当量/10 “毫当量/10” 是一个常数 ，称换算因子， 以 f表示； mEq/L = 100ml溶质毫克数/f ml溶质毫克数=mEq/L × f

47 第三节 电解质的电离和溶液的酸碱度 二、弱电解质的电离平衡 2.同离子效应和盐效应
第三节 电解质的电离和溶液的酸碱度 二、弱电解质的电离平衡 2.同离子效应和盐效应 同离子效应 在弱电解质溶液中加入同名离子强电解质，促使该弱电解质的电离度下降的现象。*

48 HAc H+ + Ac- NaAc Na+ + Ac- 0.1MHAc溶液pH≈3，加入少量固体NaAc，建立新的平衡后，溶液中[H+]显著地减少，而[HAc]相应增大，因而HAc的电离度减少了，从而使溶液pH由3上升至5。

49 盐效应 当弱电解质溶液中加入不含同名离子的强电解质盐类时，可使弱电解质电离度增加的现象，也称为静电效应。*

50 第四节 缓冲溶液 正常人体内在代谢过程中，不断产生酸性物质和碱性物质，进入血液，但血液的 pH值仍能保持在7.35 ～7.45之间。
第四节 缓冲溶液 正常人体内在代谢过程中，不断产生酸性物质和碱性物质，进入血液，但血液的 pH值仍能保持在7.35 ～7.45之间。 体内有良好的调节机能，由于血液中存在着能够对抗外来酸或碱的物质。

51 缓冲作用：能够抵抗外来少量酸或碱的影响，保持其溶液的pH值几乎不变的作用。*
具有缓冲作用的溶液称缓冲溶液。

52 弱酸和对应的盐： CH3COOH ～ CH3COONa (HAc ～NaAc)
一.缓冲溶液的组成(缓冲对或缓冲系) 弱酸和对应的盐： CH3COOH ～ CH3COONa (HAc ～NaAc) H2CO3 ～ NaHCO3 弱碱和对应的盐：NH3·H2O ～ NH4Cl、C6H5NH2~C6H5NH2.HCl 多元酸的 酸式盐和对应的次级盐：NaH2PO4 ～ K2HPO4

53 二.缓冲作用机理：* 以H2CO3～ NaHCO3为例： H2CO H+ + HCO3- NaHCO3 Na+ + HCO3-

54 当外加少量HCl时： HCl H Cl- H+ + HCO H2CO3，使溶液pH值几乎不变，故HCO3-为抗酸成分。 当外加少量NaOH时： NaOH Na+ + OH- OH- + H H2O 补充 （大量)H2CO3 H+ + HCO3- ，使溶液pH值几乎不变，故H2CO3为抗碱成分。

55 例2：NaH2PO4～ Na2HPO4 NaH2PO4 Na+ + H2PO4- H2PO4- H+ + HPO42-

56 当外加少量HCl时： HCl H Cl- H+ + HPO H2PO4-，使溶液pH值几乎不变，故HPO42-为抗酸成分。 当外加少量NaOH时： NaOH Na+ + OH- OH- + H H2O 补充 （大量)H2PO4- H+ + HPO42- ，使溶液pH值几乎不变,故H2PO4-为抗碱成分。

57 缓冲溶液中既有大量的抗酸成分，又有大量的抗碱成分，因此可以抵抗外加的少量强酸或强碱，使溶液pH值几乎不变。
人体血液pH在7.35 ～7.45之间，主要是因为H2CO3～NaHCO3等缓冲作用。

58 三、缓冲溶液pH值计算 以HA～ MA为例： HA H+ + A- MA M+ + A-
上式中[HA]可以看作为弱酸的总浓度，溶液中A-可以认为就等于MA的总浓度。因此有 [酸] [盐] [ H+] [A-] [ H+][盐] [HA] [酸] Ka = = 即[ H+]= Ka× 两边取负对数，得 [酸] [盐] pH = -lgKa – lg( ) ，将-lgKa记作pKa，有 [盐] [酸] pH = pKa + lg ( )（韩-哈方程式）*

59 例1：1升缓冲液中含有0. 1mol HAc和0. 2mol NaAc，试计算此溶液的PH值。已知25℃时，HAc的Ka = 1
解：pH = pKa + lg（ ） = -lg(1.76×10-5 )+lg(0.2/0.1) = =5.05 [盐] [酸]

60 例2：10ml 0. 1M NaH2PO4和1ml 0. 2M Na2HPO4溶液混合，试计算此溶液的PH值。H3PO4的Ka2= 6
解：pH = pKa + lg（ ） = -lg(6.2×10-8 )+lg(0.2/1) = =6.51 [盐] [酸]

61 四、缓冲容量 缓冲容量ß 使每毫升缓冲溶液改变1个pH值单位所需加入的强酸或强碱的毫当量数，用来定量的表示缓冲溶液的缓冲能力大小。

62 从书中例3、4、5、6可以得出缓冲容量取决于：*
（1）溶液总浓度，总浓度大的缓冲溶液的缓冲能力较大； （2）总浓度一定时，取决于[盐] /[酸] ，[盐] /[酸] =1时，pH=pKa, 缓冲容量最大； [盐] /[酸] =1/10或10时，缓冲容量太小，不能稳定pH， 因此，缓冲溶液的缓冲能力有一定的pH范围，一般只有在pKa± 1（或pKb ± 1）范围内有效。

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64 五、缓冲溶液的配制 1.选择一个缓冲对，使其中弱酸（或弱碱）的pKa(或pKb)与要求配制缓冲溶液的pH值相近或相等； 2.若pKa与所需缓冲溶液的pH值不等，则按所要求的pH，计算所需盐和弱酸（或弱碱）的浓度比； 3.浓度范围一般控制在0.05M~0.2M之间。

65 例7 如何配制pH=5，具有较强缓冲能力的缓冲溶液1000ml?
解（1）选择缓冲对: HAc pKa(3.7~5.6) 可选择用HAc ~NaAc缓冲系配制； （2）求所需浓度比：pH = pKa + lg（[盐]/[酸]） 5.0 = lg（[盐]/[酸]） lg（[盐]/[酸]) = = 0.25 [盐]/[酸] =1.78 ( 3 ) 考虑到缓冲能力最大，选用0.1M HAc 和0.1M NaAc来配制， [盐]/[酸] =（C盐.V盐）/（C酸.V酸） = V盐/ V酸=1.78 ( 4 ) V盐+V酸 = 1000 ml ( 5 ) 根据式（3）、（4） 计算得出V盐=641 ml; V酸= 359 ml

66 六、缓冲溶液的生理意义 正常人血液呈碱性，其pH值在7.35~7.45之间。 当pH< 7.3时，引起酸中毒； 当pH >7.5时，引起碱中毒。

67 [NaHCO3] [H2CO3] pH = pKa + lg（ ）
代谢性酸中毒：人体有时产酸过多 , 肾功能不足或严重腹泻丢失大量 NaHCO 3 ，血液 pH 值低于 7.35 所造成。 呼吸性酸中毒：因肺气肿、呼吸道梗阻等，使 H 2 CO 3 浓度升高， pH 值降低所造成。 代谢性碱中毒：有时服碱性药物 ( 如水杨酸钠 ) 过多，或反复呕吐，丢失大量氯化物，使 NaHCO 3   浓度升高，血液 pH 值大于 7.45 所造成。 呼吸性碱中毒：由于肺换气过度，如脑炎、高烧、缺氧等，使血液中 H 2 CO 3 浓度降低，血液 pH 值升高所造成。

68 第五节 溶液的渗透压 一、渗透现象* 将两种不同浓度的水溶液用半透膜隔开，可看到水会从稀溶液自动地透过半透膜进入浓溶液的现象。

69 溶液的渗透压：恰能阻止渗透现象发生，并达到动态平衡时的压力。单位：Pa
渗透现象产生的两个基本条件：* （1）有半透膜存在； （2）半透膜两侧为浓度不相等的溶液。水分子的渗透方向，总是由稀溶液一侧向浓溶液一侧渗透。

70 二、渗透压与溶液浓度的关系* 在一定温度下，稀溶液的渗透压与单位体积溶液中溶质的颗粒（分子或离子）总数成正比，即溶液的渗透压与溶液中溶质颗粒的总浓度（溶质为非电解质时，以摩尔浓度表示；溶质为电解质时，以离子摩尔浓度的总和表示）成正比，而与溶质的本性无关。 对于相同摩尔浓度的非电解质溶液来说，它们的渗透压是相等的。

71 三、毫渗透摩尔浓度（毫渗量/升，mOsm/L）
指溶液中能产生渗透效应的各种物质颗粒（分子和离子）的总浓度，以mmol/L（溶质是非电解质）或mmol/L 离子（溶质为电解质）来计算。

72 例1 求5% 的葡萄糖溶液的mOsm/L。 解： (5 × 10 × 1000)/180 = 278(mOsm/L)

73 例2 求0.9%NaCl 溶液的mOsm/L。 解： (0.9 × 10 × 1000) = 308 (mOsm/L) × 2 58.5

74 例3 求330mg %Na+溶液的mOsm/L. 解 ： (330 × 10)/23 = 144(mOsm/L)

75 四、渗透压的意义 1. 等渗、低渗和高渗溶液* 等渗溶液：指渗透压相等的两种溶液。在医学上，把与血浆总渗透压（280~ 320mOsm/L ）相等的溶液称为等渗溶液，如 0.9%NaCl、5%葡萄糖、1.9%乳酸钠及1.4%NaHCO3 等。 低渗溶液：指渗透压不等的两种溶液中，渗透压低的溶液。在医学上，凡低于血浆渗透压（280mOsm/L）的溶液，如0.3%NaCl. 高渗溶液：指渗透压不等的两种溶液中，渗透压高的溶液。在医学上,高于血浆渗透压（320mOsm/L）的溶液，如 50% 葡萄糖注射液。

76 红细胞在不同浓度的NaCl溶液中的形态 0.9% NaCl溶液 1.5% NaCl溶液 0.5% NaCl溶液

77 2.晶体渗透压与胶体渗透压* 晶体渗透压：低分子晶体物质所产生的渗透压，如NaCl、NaHCO3 和C6H12O6等； 胶体渗透压：高分子胶态物质所产生的渗透压，如 蛋白质。 血浆的渗透压是二者所产生的渗透压之和。

78 晶体渗透压对维持细胞内外水分相对平衡起着重要作用：
（1）水分子能自由透过细胞膜； （2）但 Na+、 K+等离子不易自由透过。 因此，水分子通过内外膜要受到晶体渗透压的影响。

79 细胞间液与细胞内液之间的交换 蛋白质 Glc、AA、尿酸、水、CO2、O2、Cl-、HCO- Na+ K+ 钠泵

80 胶体渗透压对维持血容量和血管内外水分子的相对平衡起重要作用：
（1）无机盐、低分子等物质可以较自由地透过毛细管壁； （2）蛋白质等高分子“胶态”物质不能透过。

81 毛细血管内外液体交换 动脉端 4.53 2.93 H2O 静脉端 1.60 2.93 毛细血管压－血浆有效胶体渗透压
动脉端 毛细血管 组织细胞 毛细血管压 血浆有效胶体渗透压 H2O 组织间液 静脉端 毛细淋巴管 毛细血管压－血浆有效胶体渗透压 ＞0 ： H2O从毛细血管→→ →→组织间液 ＜0 ： H2O从组织间液→→ →→毛细血管

82 复习思考题 1.名词解释：分散系、丁铎尔效应、同离子效应、盐效应、 缓冲作用、渗透现象、等渗溶液
2.按分散相粒子组成不同或大小不同，分散系各分为哪几类？ 3.胶体分散系具有那些特征？胶体分散系为什么能比较稳定存在？ 4.比较高分子溶液与溶胶在性质上的异同点。 5.比较低分子溶液与高分子溶液在性质上的不同点。 6.掌握毫克百分浓度与毫当量浓度的计算及它们之间的换算（例题及课后复习思考题2、3、4、5）。 7.举例说明缓冲作用原理。 8.掌握韩-哈方程式的应用（例题及课后复习思考题9 ），缓冲容量取决因素有那些？ 9.渗透现象产生的必备条件是什么？渗透压与溶液浓度有何关系？ 10.为什么临床大量静脉输液要考虑用等渗溶液？胶体渗透压与晶体渗透压各有什么生理作用？