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1、体液（血浆、胃液、泪水、尿液）含有许多电解质离子，如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、CO32-、HPO42-、H2PO4-、SO42-等，它们维持体液渗透浓度、pH值。体液中的电解质溶液是其他生理功能的必需成分，并对神经、肌肉等组织的生理、生化功能起着重要的作用,第三章 电解质溶液（Electrolytic solution）,细胞内、外液主要电解质离子含量,体液的电解质成分,Cl,Na,Na,Cl,K,HPO4,血浆,细胞间液,细胞内液,K,Ca Mg,K,Ca Mg,HCO3HPO4,HCO3HPO4,HCO3,SO4,SO4,SO4,Pr,Pr,有机酸,有机酸,Na
2、,Ca,Mg,在细胞外液中，血浆、组织间液中的电解质种类一致；含量极为接近，蛋白质含量有明显差别。,细胞内液：阳离子：K+最主要；阴离子：有机磷酸和蛋白质负离子为主。,细胞外液：阳离子：Na+为主阴离子：Cl-和HCO3-为主,各种体液的电解质离子含量（mmol/L）,钠的生理作用：Na+是细胞外液（ECF）中含量最多的阳离子。主要作用是维持ECF的渗透浓度、容积，在神经肌肉和心肌的应激性中起重要作用。钠的代谢：来源：食物在空肠被吸收，摄入多余的NaCl主要通过肾脏从尿液排出。钠代谢主要通过肾脏调节。消化液中含钠量较高，腹泻、呕吐或胃肠引流时可从胃肠道丢失大量的钠。出汗失钠。,Na+,钾的生理
3、作用：(1)细胞代谢：钾为糖代谢过程中某些酶的激动剂；(2)神经肌肉兴奋性和传导性；(3)是细胞内液的主要渗透物质，并参与酸碱平衡。钾的代谢：来源：食物，婴儿每天需，成人只需。饥饿者进食后，由于细胞代谢的需要，钾的需求增多。其中90%以上由尿排出，其余大部分由粪便排出。,K+,解离度：达到平衡时，已解离的分子数与原有分子总数之比。符号：,=,已解离的分子数原有分子总数,100%,与本性、温度、浓度有关。,第一节 强电解质溶液,一、强电解质在溶液中的解离,电解质,非电解质：100%不解离,弱电解质：部分解离0.1molL-1HAc：1.32%,强电解质：全部解离(理论）0.1molL-1NaCl
4、：100%,0.1molL-1NaCl：（理论）100%解离,实验测得：87%解离,1.强电解质在水溶液中是完全离解的。2.正负离子有相互作用(离子氛，离子缔合），离子不能全部自由移动（看上去似乎不是完全电离的）。,二、Debye-Huckel的离子相互作用理论,离子氛作用：离子自由运动能力下降，离子的有效浓度减低。,判断：由于离子氛的影响，0.1molL-1 NaCl解离了87%,（-）,三、离子的活度和离子强度,1.离子活度离子的有效浓度（a）,a=c,-活度因子a-离子活度(有效浓度)c-离子真实浓度(理论浓度),活度因子反映了溶液中离子之间作用力的大小；活度因子越小，作用力越大；,离子
5、浓度越大，越小离子的电荷越大，越小,2.离子强度 I反映离子间作用力的强弱，I 越大，作用力也越大，活度因子 越小。,（2）一般来说，ac，1，但在下列情况认为=1，a=c。强电解质稀溶液 弱电解质溶液和中性分子,注（1）对于溶液中的水以及纯液态、固态的物质（如AgCl等），认为a=1。,第二节 酸碱理论,Arrhenius S A的“电离论”：酸：在水溶液中离解出的正离子全部为H+碱：在水溶液中离解出的负离子全部是OH-,1.NH3的碱性2.非水溶液中的酸碱反应,不能解释,反应实质：H+OH-H2O,Brnsted J N和Lowry T M的“质子论”：酸：凡能给出H+碱：凡能接受H+Le
6、wis G N的“电子论”：酸：凡能接受电子对碱：凡能给出电子对,一、酸碱质子理论,酸：能给出质子的物质碱：能接受质子的物质,HAc,NH4+,OH-,NH3,Ac-,两性物质：既能给出质子又能接受质子的物质,中性物质：既不能给出质子又不能接受质子的物质,H2PO4-、HPO4-、HCO3-,Na+、K+,没有盐的概念,NH4Cl NH4+：离子酸 Cl-：中性,（酸）,NaAc Ac-：离子碱 Na+：中性,（碱）,NH4Ac NH4+：离子酸 Ac-：离子碱,（两性物质）,NaCl Na+、Cl-：中性物质,（中性物质）,共轭关系：,1.有酸必有碱，有碱必有酸,2.共轭酸碱对只能相差一个质
7、子,H2CO3的共轭碱是HCO3-，不是CO32-,酸 质子+碱,HB H+B-,3.酸强碱必弱，碱强酸必弱；酸的强度用Ka 表示，碱的强度用Kb 表示，且 Ka Kb=Kw=10-14,例如：HCl HAcCl-Ac-,练习:共轭酸 物质共轭碱 HCO3-HPO42-H 2PO4-PO43-H3PO4,H2CO3H 2PO4-H3PO4 HPO42-,CO32-PO43-HPO42-H 2PO4-,二、酸碱反应的实质,交换质子的过程,HB1+B2 B1+HB2 酸1 碱2 碱1 酸2,中和反应：,H3O+OH-H2O+H2O,H+,解离反应：,H2O+NH3 OH-+NH4+,H+,水解反应
8、：,H2O+Ac-OH-+HAc,H+,三、溶剂的拉平效应和区分效应,HA+H2O H3O+A-,在水中，HCl、HBr都是强酸在冰醋酸中，HCl、HBr都是弱酸，但HCl 比HBr酸性弱（区分效应）在水中，HF、HAc都是弱酸，但HF 比HAc酸性强（区分效应）在液氨中，HF、HAc都是强酸（拉平效应）,水的离子积常数,KH2O2=Kw=H3O+OH-=1.008 10-14,H2O+H2O H3O+OH-,四、水的质子自递平衡,(一)水的质子自递平衡和水的离子积,（ion product of water）,K=,H3O+OH-H2O H2O,注意：1.此过程吸热，25oC，Kw=10-1
9、4，T升高，Kw增大，但随温度变化不大，常温，Kw=10-142.H+OH-=10-14，在稀酸、稀碱溶液近似认为是10-14,例如：CHCl=0.010mol/LH+=1.010-2 mol/LOH-=10-14/H+=10-14/1.010-2=1.010-12,酸性溶液：H+1.010-7 mol L-1 OH-,碱性溶液：H+1.010-7 mol L-1 OH-,中性溶液：H+=OH-=1.010-7 mol L-1,pOH=-lg OH-pH=-lg H+pH+pOH=-lg H+OH-=-lg 10-14=14.00,pH值越大，H+越小，OH-越大，溶液碱性愈强pH值越小，H+
10、越大，OH-越小，溶液酸性愈强,(二)水溶液的pH,例如：把pH=2与pH=4的强酸液等体积混合，溶液pH=?,(10-2+10-4)/2=10-2/2=510-3pH=2.30,当H+或OH-大于1mol/L时，可直接用H+、OH-浓度来表示。,一、弱酸和弱碱的解离平衡及其平衡常数一元酸、碱,Ka：酸质子转移平衡常数 Kb：碱质子转移平衡常数,第三节 弱酸和弱碱溶液的解离平衡,Ka 越大，酸越强Ka 越小，酸越弱,Ka=,H+Ac-HAc,酸：HAc H+Ac-,酸标准解离常数,酸 acid,Kb 越大，碱越强Kb 越小，碱越弱,Kb=,NH4+OH-NH3,碱标准解离常数,碱：NH3+H2
11、O NH4+OH-,碱 base,HB+H2O H3O+B-,B-+H2O HB+OH-,Ka=,H3O+B-HB,Kb=,HB OH-B-,Ka Kb=,H3O+B-HB,HB OH-B-,二、共轭酸碱解离常数的关系,Ka Kb=KW,pKa+pKb=pKW,例题：已知NH3的Kb=1.7910-5，求NH4+的Ka,解：,Ka=,KW Kb,10-141.7910-5,=,=5.6010-10,讨论：1.Ka大，则其共轭碱的Kb小，说明：一个酸越强，其共轭碱的碱性越弱2.可以计算离子碱，离子酸的Kb及Ka,补充题：已知HAc的 pKa=4.75计算Ac-的 pKb 及 Kb,解：,p Kb
12、=p Kw-p Ka=14.00-4.75=9.25,Kb=10-9.25=5.6 10-10,二元酸H2CO3,三元酸H3PO4,多元碱PO43-,1、浓度对酸碱平衡的影响,三、酸碱平衡的移动,同一电解质平衡常数K不变，K=C112=C222,酸溶液,浓度C变小，变大，H+或OH-变小,碱溶液,结论：稀释效应使H+浓度降低,0.1molL-1 HAcH+=1.3310-3 molL-1,0.1molL-1 HAc被稀释一倍，H+=0.9410-3molL-1,H+=Ka c,练习:1、某一弱酸用水稀释，下列说法正确的是（）A 电离度不变 B 电离常数不变 C H+D 均正确2、0.1mol/
13、L的HAc溶液稀释1倍，H+降低一半3、将pH=3.0的弱酸稀释10倍后，pH=？（Ka=1.010-6）将pH=9.8的NH3H2O稀释10倍后，pH=?,答案:1.（B）2.（）3.pH=3.5 pH=9.3,平衡时：,HAc+H2O H3O+Ac-NaAc Na+Ac-,Ac-=H+c(NaAc)=c(NaAc),HAc=c(HAc)-H+=c(HAc),2.同离子效应（common ion effect）,同离子效应：在弱电解质中加入一种强电解质，强电解质含有与弱电解质相同的离子，使弱电解质解离度减小。,Ka=,H+Ac-HAc,=,H+c(NaAc)c(HAc),H+=Ka,c(HA
14、c)c(NaAc),pH=pKa+lg,c(NaAc)c(HAc),H+=Ka,c(HAc)c(NaAc),=Ka,0.1 0.1,=Ka=1.76 10-5,例：0.10molL-1HAc溶液中加入固体NaAc，使NaAc浓度为0.10molL-1,=0.018%,结论：同离子效应使H+大大地降低,0.1molL-1 HAc,0.1molL-1 HAc+0.1molL-1 NaAcH+=1.7610-5molL-1=0.018%,=1.3310-3molL-1=1.33%,H+=Ka c,=1.7610-5 0.1,3.盐效应（salt effect）,在弱电解质中加入一种强电解质，强电解质
15、没有与弱电解质相同的离子，使弱电解质解离度增加。,结论：盐效应使H+浓度小小地升高。,0.1molL-1 HAc，H+=1.3310-3 molL-1,0.1molL-1 HAc+0.1molL-1 NaClH+=1.8210-3 molL-1,第四节 酸碱溶液pH的计算,溶液酸度的计算,溶液中H+浓度,一、一元弱酸或弱减溶液,HB H+B-,平衡时，H+=B-,HB=c-H+=c,Ka=,H+B-HB,H+2 c,=,H+=Ka c,（一）一元弱酸溶液,c/Ka 500水的解离不考虑,求1.0 molL-1 HAc溶液的pH值,H+=Ka c,HAc 的Ka=1.7610-5,=1.7610
16、-5 1.0,pH=2.38,=4.2010-3 molL-1,（二）一元弱碱溶液,OH-=Kb c,求0.2 molL-1 NaAc溶液的pH值,HAc 的Ka=1.7610-5,Ka Kb=KW，,Ac-的Kb=5.6810-10,OH-=5.6810-10 0.20,pOH=4.97 pH=9.03,=1.110-5 molL-1,二、多元酸碱溶液,H3PO4：三元弱酸，三步解离，有三个Ka,H3PO4 H2PO4-+H+H2PO4-HPO42-+H+HPO42-PO43-+H+,Ka1=7.52 10-3,Ka2=6.23 10-8,Ka3=2.2 10-13,Ka1 Ka2 Ka3,
17、H3PO4H2PO4-+H+H2PO4-HPO42-+H+HPO42-PO43-+H+,Ka1 Ka2,102,第二步、第三步解离可忽略，只要计算由第一步解离产生的氢离子。,0.1molL-1 H3PO4,H+=Ka1 c,=7.5210-3 0.10=0.027 molL-1,pH=1.57,P38，例3-6,多元弱碱,0.1molL-1 PO43-,Kb1 Kb2,102,OH-=Kb1 c,P38，例3-7,三、两性物质溶液,H+=Ka1 Ka2,pH=(pKa1+pKa2),12,0.1molL-1 NaHCO3,H+=4.310-7 5.610-11,=4.910-9 molL-1
18、pH=8.3,H2CO3-HCO3-，HCO3-CO32-,NH4+-NH3，HAc-Ac-Ka(NH4+)，Ka(Ac-),0.1molL-1 NH4Ac,H+=Ka(NH4+)Ka(Ac-),12,pH=（pKa(NH4+)+pKa(Ac-)）,P39，例3-8,0.1molL-1 甘氨酸（NH3+CH2COO-）、（NH2CH2COOH）NH3+CH2COO-NH2CH2COO-+H+Ka=1.5610-10NH3+CH2COO-+H2O NH3+CH2COOH+OH-Kb=2.2410-12,Ka=1.010-14/(2.2410-12)=4.4610-3,H+=Ka Ka,第五节 难
19、溶强电解质的沉淀溶解平衡,一、溶度积和溶度积规则(solubility product constant)(一)溶度积,溶度积常数，简称溶度积,溶度积:在一定温度下,难溶电解质饱和溶液中各离子浓度幂之乘积,注意:1 溶度积与温度大小有关。2 饱和溶液中离子浓度幂之乘积；只有在饱和溶液,才达平衡,离子浓度幂的乘积才为常数。不饱和溶液中,离子浓度幂之乘积有无数个,不能称为溶度积。,表示溶解程度的两个物理量-溶解度和溶度积的关系（S为溶解度，单位 mol/L）,如1-1型AgCl BaSO4,表示溶解程度的两个物理量-溶解度和溶度积的关系（S为溶解度，单位 mol/L）,1-2型或2-1型Mg(OH
20、)2 Ag2CO3,1-3型 Ag3PO4,对同一类型电解质，Ksp小，溶解度小例 AgCl Ksp=1.7710-10 AgBr Ksp=5.3510-13 AgI Ksp=8.5110-17 BaSO4 Ksp=1.0710-10 SAgI SAgBr SBaSO4 SAgCl,如果不是同种类型，就不能直接比较，通过计算才能比较例 AgCl Ksp=1.7710-10 Ag2CrO4 Ksp=1.1210-12 S（AgCl）S（Ag2CrO4）,(二)溶度积规则 判断溶液生成沉淀还是沉淀溶解，是将此时离子浓度幂乘积与溶度积作比较。,溶度积规则 IPkSP 沉淀溶解，溶液不饱和 IP=kS
21、P 饱和溶液 IPkSP 生成沉淀，溶液过饱和,(一)沉淀生成条件：IPkSP,例1 在1.0mol/LCaCl2溶液中通入CO2气体，有无CaCO3沉淀?,二、沉淀溶解平衡的移动,（二）影响难溶电解质溶解度的因素1.同离子效应 因加入含有相同离子的强电解质而使难溶电解质的溶解度降低的效应。例题：已知Ag2CrO4溶度积为1.1210-12，其溶解度 S=?若在0.1mol/L AgNO3溶液中，Ag2CrO4的溶解度 S=?,总结：对于同一类型的难溶电解质，可直接通过比较KSP的大小来确定沉淀的先后顺序：KSP大的，后沉淀下来；KSP小的，先沉淀下来。对于不同类型的难溶电解质，则要通过计算。
22、,2.盐效应 加入强电解质增大了离子强度而使沉淀溶解度略微增大的效应。,练习：1.将 MA3 型微溶电解质溶于水，其溶解度 S 及 KSP 关系：,2.将 MA3 型微溶电解质溶于0.1mol/L M3+溶液中，其溶解度 S 及 KSP 关系：,3.将 MA3 型微溶电解质溶于含0.1mol/L A-溶液中，其溶解度 S 及 KSP 关系：,4.CaCO3在下列试剂中溶解度最大的是（）纯水 B.0.1mol/L NaHCO3 C.0.1mol/L Na2CO3 D.0.1mol/L KCl,(三)沉淀的溶解,Mg(OH)2(s)Mg2+2 OH-,加入HCl：OH-+H+H2O加入NH4Cl溶
23、液：OH-+NH4+NH3+H2O,(三)沉淀的溶解,加入HCl：CO32-+H+HCO3-H+HCO3-CO2+H2O,CaCO3(s)Ca2+CO32-,三、沉淀溶解平衡实例（一）骨骼的形成与龋齿的产生骨的化学成分：主要是有机质和无机质。有机质：胶原纤维和糖蛋白，赋予骨弹性和韧性无机质（骨盐）：使骨坚硬。主要成分：（碱性）磷酸钙84%，碳酸钙10%，柠檬酸钙2%，磷酸镁1%，磷酸氢二钠2%。钙是构成骨盐的主要元素，其含量变化对骨的硬度影响重大。,幼儿骨：有机质、无机质各占一半，骨骼柔软，易变形，不易骨折。成年人骨：有机质与无机质之比为 3：7，既柔韧又坚硬，最为合适。老年人骨：无机质变多，
24、有机质变少，较脆，易发生骨折。锻炼可以促进骨的发育和改建，长期不活动会导致骨质疏松。,人体在体温37、pH为7.4的生理条件下，体液中钙和磷在骨的有机质中：形成胶体磷酸钙析出无定形磷酸钙磷酸八钙沉积为最稳定的羟基磷灰石（生物磷灰石，钙化作用亦称为骨的矿化）。羟基磷灰石：Ca10(OH)2(PO4)6羟基磷灰石的形成涉及沉淀的生成与沉淀的转化原理，是生物体骨骼的重要组成成分。,骨钙与血钙的平衡,骨钙：99%血钙：1%（神经传导肌肉收缩血液凝固心脏跳动激素作用等）血钙浓度由骨钙调节老年人的钙流失引起骨质疏松骨钙流失较难补充,钙代谢的体内调节钙代谢的最终目的是使血钙和骨钙保持动态平衡。吃进体内的钙量
25、天天改变，而血钙的浓度却能保持恒定。钙在体内有一个很好的调节机制：1）肾脏参与调节血钙浓度的稳定。当胃肠道吸收大量的钙时，血钙浓度可暂时升高，这时肾排泄钙的能力增强，对钙的吸收减弱，尿钙明显增加，血钙浓度下降。当达到正常水平时，肾的排泄能力也恢复正常。故血钙可保持在一定的范围。2）胃肠参与调节血钙的稳定。胃肠能调节钙的吸收与排泄。血钙下降时，胃肠对钙的吸收增强，而血钙上升时，胃肠对钙的吸收减弱。,牙釉质主要成分：Ca10(OH)2(PO4)6（很坚硬）龋齿的产生：食物腐烂产生的有机酸使牙釉质中的羟基磷灰石开始溶解：Ca10(OH)2(PO4)6(s)8H+=10Ca26HPO42-2H2O含氟
26、牙膏：Na2PO3F，NaF Ca10(OH)2(PO4)6(s)2F-Ca10F2(PO4)6(s)+2OH-含氟牙膏儿童慎用：摄取氟过多会造成氟中毒，表现为氟斑牙，心和肾损害，肌肉纤维和肝细胞变性及关节疼痛和骨骼变形的氟骨症。,龋齿与含氟牙膏,P48Ca10(OH)2(PO4)6(s)(Ksp6.81037)Ca10F2(PO4)6(s)(Ksp1.01060),Ca10(OH)2(PO4)6(s)10 Ca2 2OH-6PO43-Ca10F2(PO4)6(s)10 Ca2 2F-6PO43-,Ca10(OH)2(PO4)6(s)2F-Ca10F2(PO4)6(s)+2OH-,龋齿与含氟牙
27、膏,OH-2F-2,K=,Ksp(Ca10(OH)2(PO4)6)Ca210PO43-6,=,Ca210PO43-6 Ksp(Ca10F2(PO4)6),=,6.810371.01060,=,6.81023,胆结石,肾结石：草酸钙、羟基磷灰石,结石,膀胱结石：草酸钙、尿酸、尿酸胺、鸟粪石,尿结石：草酸钙、鸟粪石,泌尿系统结石,（二）尿结石的形成,结石的类型,胆固醇型色素型（胆红素钙络合物）,形成原因:主要是人的肝脏和代谢功能发生障碍，使一些胆固醇产生沉淀。预防：低糖、低脂、低胆固醇和高纤维的飲食，加上规律的运动。,肾结石：草酸钙、羟基磷灰石,结石,膀胱结石：草酸钙、尿酸、尿酸胺、鸟粪石,尿结石
28、：草酸钙、鸟粪石,泌尿系统结石,（二）尿结石的形成,结石的类型,泌尿系结石以含钙结石为主，占7080正常时,钙盐呈溶解状态;过量时（IPKsp）沉淀下来形成结石。过量的原因：摄食大量的动物蛋白、脂肪和糖在体内生成较多的草酸和尿酸，并对肠道吸收钙起促进作用。,人体内尿的形成：1、原始的尿：进入肾脏的血通过肾小球过滤掉蛋白质、细胞等大分子和“有形物质”出来的滤液。2、尿（含有Ca2+、Mg2+、NH4+、C2O42-、PO43-、H+和OH-）经过肾小管（一段细小管道）进入膀胱，这些离子互相之间会生成沉淀（结石，如Ca2+和C2O42-会形成草酸钙沉淀，Ca2+和PO43-会形成磷酸钙沉淀）。Ip
29、=c(Ca2+)c(C2O42-)Ksp(CaC2O4),经肾小球过滤后，在肾小管内会形成草酸钙小结石，但不会堵塞通道，停留时间短，容易随尿液排出。尿中成石抑制物浓度太低，或肾功能差，滤液流动速率太慢，停留时间长，促使形成尿结石。血液中：Ip=c(Ca2+)c(C2O42-)Ksp(CaC2O4)为什么血液中没有形成结石？由于血液中含有蛋白质等结晶抑制剂，草酸钙难以形成沉淀。,医学上常用加快排尿速率(即降低滤液停留时间)，加大尿量(减少离子浓度)防治尿结石。生活中多饮水，也是防治尿结石的一种方法。预防：1、平时应多饮水 2、不要大吃大喝 3、避免吃含草酸较多的食物，如菠菜、甜菜、香菇、土豆、粟
30、子、浓红茶、咖啡、可可、巧克力、柿子和杨梅等；4、结石病人少饮矿泉水,黑木耳的作用：黑木耳中含有发酵素和植物碱，能促进消化道与泌尿系统多种腺体分泌并协助这些分泌物质催化结石，润滑管道，使结石排出。黑木耳还含有多种矿物质，也能对各种结石产生强烈的化学反应，剥脱、分化、浸蚀结石，使结石不断缩小，然后排出。体内有微小结石的患者，每天吃上1-2次黑木耳，疼痛、恶心、呕吐等症状可在2-4天内缓解。长期坚持吃，会使结石渐渐变小。经常食用还能消除血液中的有害物质和体内毒素。,1.electrolytic solution（电解质溶液）2.activity（活度）3.proton theory of acid and base（酸碱质子理论）4.conjugate acid（共轭酸）5.conjugate base（共轭碱）6.amphoeric substance（两性物质）7.ion product of water（水的离子积）mon ion effect（同离子效应）9.salt effect（盐效应）,本章专业外文单词,作业：P48-49：11，14，17，21，26,
