01-绪论.溶液及物质的量

绪论

1 化学学科简介

1-1神奇的化学世界

有人说：音乐是神奇的，她只用了Do, Re, Mi, Fa, Sol, La, Si 七个音符就创造出了世间所有的音乐，无论是古典还是现代，民族还是通俗，抒情还是摇滚；而我要说：化学更为的神奇。大家翻到教材最后一页的元素周期表，看这张表里面最大的编号是多少？（116），对，正是这区区100多种元素，构成了我们整个世界乃至整个宇宙里的所有物质，包括最为神奇的物质组织形式——生命。

1-2古老而又年轻的学科

1-2-1 古老

人类对于化学的应用很早就开始了

①史前文明时代，人类就学会了使用火。火的使用使得人从真正意义上与一般动物相区别开来，称为高等智能生物。今年很多动物学研究发现，不仅是灵长类动物，包括乌鸦等许多动物都被证明可以利用一些简单的工具。而能够利用火，不惧怕火，目前只有人类可以做到。

就化学学科而言，我们知道火的本质是物质的燃烧，而燃烧正是化学中最常见的一种反应现象和反应条件。

②在我国古代，有着许许多多的化学的使用的实例，例如：

●青铜的冶炼——铜、锡、铅的合金。

☆越王勾践剑☆

1965年12月，出土于湖北江陵马山5号楚墓出土。是我国春秋时期的越国国王勾践公元前500年）的佩剑，“卧薪尝胆”讲的就是这位越王勾践的故事。这把剑出土时距离它被铸造出来已经有将近2500年的历史了。但出土时，剑体不仅没有被生锈腐蚀，反而光亮照人。而剑锋依旧锋利，可以轻易的划破好几层白纸。可见当时我国的青铜铸造工艺十分精良。

●火药的发明——火药是四大发明之一（四大发明：指南针、造纸术、火药和活字印刷），火药相传是道士炼丹时，由于将硫磺、硝石和木炭混合在一起加

热而引发爆炸，因此得以发明。因为其燃烧爆炸时会产生大量的黑烟，故而又称为黑火药。我们今天春节时燃放的烟火爆竹里面的主要成分依然是黑火药。

●瓷器的烧制——中国的英文是什么？(China)。China当它的首字母是大写时，指的是中国，而当他的首字母小写时，既china，是什么意思呢？是瓷器的意思。不仅是英语，在法语、德语、西班牙语等欧洲很多语言中，均是以China来代指中国。说明瓷器在我国古代的对外交流中起了至关重要的作用。

☆哥窑瓷器☆

图片上这张瓷器是哥窑瓷器，它最主要的特点就是这个裂纹，行话叫做“开片”，这种开片瓷器的烧制工艺已经失传了。今天有很多人做了大量的试验，依然无法再现哥窑瓷器的这种开片工艺。

除了我们这里所说的一些化学应用的实例以外，还有例如印染、造纸等。

1-2-2 年轻

近代化学科学理论体系建立的时间很短

●1777年（清乾隆），法国科学家拉瓦锡通过对空气成分的研究，否定了“燃素说”，为质量守恒学说提供了实验基础。

☆空气成分研究实验☆

拉瓦锡把少量汞放在曲颈甑(zeng4)中连续加热12天，发现部分汞变成红色粉末，同时，空气体积减少了1/5左右。他又把加热生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器中再加热，得到汞和氧气，且氧气体积恰好等于密闭容器中减少的空气体积。他把得到的氧气导入前一个容器，所得气体和空气性质完全相同。

通过实验，拉瓦锡得出了空气的组成，即1/5的氧气和4/5的氮气。同时也否定了之前在学术界占领导地位的“燃素说”，通俗的解释就是燃烧是一种物质。今天我们知道，燃烧仅仅是物质和氧气的一种反应方式。并且为质量守恒原理奠定了基础。

●1803年（清嘉庆），英国化学家道尔顿提出了原子学说。

☆原子(atom)：拉丁文的原意是不可再分的。☆

●1811年（清嘉庆），意大利化学家阿伏伽德罗提出了分子的概念。

原子-分子论的建立，标志着化学脱胎于近代物理学成为一门独立的学科。 ●1869年（清同治），俄国化学家门捷列夫以原子的相对原子量为顺序，编制了第一张元素周期表。对今天的化学研究都起着深远的影响。

1-3 化学的定义和分类

1-3-1 化学的定义

化学是什么呢？顾名思义，化学就是研究变化的科学，什么的变化呢？物质的变化。因此，化学是一门以研究物质的组成、结构、性质、变化及其应用的一门自然科学。化学既然作为一门自然科学，必须要坚持以实验、事实为基础，不能凭空想象和臆断。

一般来说，我们认识世界都是从宏观层面来认识的。宏观世界说得简单一些，就是看得见、摸得着的世界。在化学中，我们中学所学习的各种物质以及化学变化的现象都属于宏观层面的范畴。

然而，化学的研究不仅仅停留在宏观层面上，也就是说化学不仅仅认识物质和观察现象，更重要的是探索隐藏在现象背后的本质。就是古人所说的不仅要“知其然”，更要“知其所以然”。因此，化学必须在一个更深层面去研究物质，即微观层面，也就是一个看不见也摸不着的世界。但是，无论是宏观世界还是微观世界都是真实存在的世界，不是主观臆造出来的。因此，必须要用辩证的唯物思想去看待微观世界。

在化学中，微观世界的研究对象主要有三个：原子、分子和离子，这三种粒子在化学中又统称为微粒。化学的研究主要就是围绕这三种微粒展开，关于三种微粒的特点，我们一会还会讲到。

1-3-2 化学的分类

随着化学学科的不断发展，化学依据其所研究的手段、目的和任务不同，又产生了许多的分支学科，例如无机化学（以无机物为主要研究对象）、有机化学（以有机物为主要研究对象）、分析化学（主要任务：鉴定物质组成，测定相关组分含量等）、生物化学（以生物体为主要研究对象）和物理化学（以量子理论为基础探究物质化学变化的基本规律）等。我们这本《医用化学》主要涉及到的

是无机化学和有机化学，将来大家还会学习《生物化学》，生物化学中的许多基本概念也包含在我们这本《医用化学》当中。另外，医学上很多基础知识也需要用到相当多的化学基础知识。所以，这门课对大家今后的学习和工作，有着十分重要的意义。

1-4化学与医学的关系（开设本门课程的目的）

1. 人体内的生理变化和物质转化是以化学反应为基础的；

医学研究的主要对象就是人体。人体生命活动最基本的就是新陈代谢。新陈代谢包括物质代谢和能量代谢，这两大代谢过程都是建立在化学反应基础上的。我们的人体就好比一个巨大的化学工厂。各种的生命活动如呼吸、消化、循环等等归根结底都是各种各样的化学变化。

2. 药物的化学结构、性质决定着药物的作用和疗效；

医学的目的是诊断、治疗和预防疾病。药物是治疗和预防疾病十分重要的手段。药物之所以能治疗或预防疾病，主要取决于其特定的化学结构和性质。例如，临床上使用乳酸钠来治疗酸中毒，就是利用了乳酸钠在溶液中显碱性。关于乳酸钠溶液为什么会显碱性，我们会在第2章电解质溶液中详细讨论。

3. 现代医学诊断也很大程度上依赖于化学反应。

刚才我们说了医学的目的是诊断、治疗和预防疾病。那么疾病的诊断是医学活动的起点，临床上常常对人体的体液如血液、尿液、唾液等利用化学方法进行分析检验，以便于了解人体各种物质的代谢情况，为诊断疾病提供科学依据。

2.课程学习方法及课堂要求

2-1课程学习方法

培养兴趣——联系实际，联系专业课

兴趣是最好的老师，如果你觉得上课比上吊还难呢，这课肯定是学不好的。培养兴趣的好办法就是多思考，多联系实际。我们日常生活中会用到许许多多的化学用品，比如说家里的厨房就是一个家庭的化学实验室。比如，在做菜的时候，

就如一些醋和酒，高温烹饪，能使菜的味道变得更醇香。这就是醋的有效成分——乙酸和酒的有效成分——乙醇发生了酯化反应，而酯就是使菜变得更醇香的原因。又比如，食用油的广告中为什么要将富含不饱和脂肪酸称为健康油？那什么是不饱和脂肪酸？不饱和脂肪酸为什么对人体的健康有益？这些问题可以在第11章《酯类》中找到答案。

同样，作为医科学生，临床中也应用了很多化学知识。比如：为什么我们把9g/L的NaCl溶液称之为生理盐水？这里面就蕴含着渗透压的知识。关于渗透压，我们会在第1章《溶液及溶液的渗透压》中详细讨论。又比如：我们常常使用乳酸钠来治疗酸中毒的病人。那什么是酸中毒？酸中毒为什么要用乳酸钠来治疗？关于这些问题，我们会在第3章《缓冲溶液》中，一一解答。

生活中还有许许多多的现象背后其实是化学的作用。欲知后事如何，且认认真真听课。

认真听讲

一提到“认真听讲”这四个字，可能同学们耳朵都听出老茧来了，因为从小学到中学再到现在的大学，这四个字可能听老师说了n+m遍了，但为什么说了这么多遍还是要说呢？因为老师在课堂说所说知识不是全部都能通过看书就能够得到的，许多内容是经过老师加工、补充、完善、总结出来的。如果说看教材就能学好一门课程的话，那全世界的老师都下岗了，教育部只需要管好一件事情就OK了：印好教材。所以说，要想学好化学、或者说学好任何一门课，认真听讲都是十分必要的。

适时复习

因为咱们这门课每周才上一次课，这次课到下次课之间间隔了一个礼拜。依据艾宾浩斯遗忘曲线，如果不加以复习的话，新知识在6天以后所能记忆的只有25%。所以，建议大家在每周拿出一定的时间来看看化学书，不要求多，1周除去上课时间，只需要40分钟。分成2次，每次各20分钟。1次是上完化学课当天，另一次安排在化学课后的第3天。依据艾宾浩斯遗忘曲线，这样复习的效率比较高，可以达到事半功倍的效果。

2-2课堂纪律要求和评分规则

2-2-1课堂纪律要求

1.上课不允许干扰我的讲课和别的同学的听课。

课堂时间是一个公共的时间，属于在这个教室里的每一个人，因此，你的行为如果干扰了我的讲课，就是耽搁了整个班级所有同学的时间。因此保持我讲课过程中的课堂安静，是保证大家课堂学习效率的必要条件。因为我只有一张嘴，你们六十多张嘴，你们要说，我就只能不说。当然，我们这门课程的内容是针对高中阶段没有化学基础一般的同学来设置的，因此，很多化学学习的好的同学可能会觉得部分内容过浅。你可以选择在别的课程的书，或者是做别的课程的作业，这都没有关系。

2.不允许在课堂上玩手机。同时做到上课前调静音，这是一种个人素质的体现。

3.不允许在课堂吃东西。上课时，本来就是你们坐着我站着，你们听着我说着，如果还要你们吃着我看着，这就不太合适了。

4. 考勤和作业。关于作业，原则上我布置的课后作业基本上都是在书上做就行，所以请大家认真的、独立的完成。

2-2-2评分规则

成绩满分100分，60分及格。其中期末考试成绩占60%，平时表现及作业占40%。

平时成绩包含平时纪律和考勤作业两个部分。

●平时纪律：每次因为课堂纪律中断讲课，每一次全班扣5分。因为这个课堂是一个整体，所以说每个同学都有维持课堂纪律的责任和义务。

在课堂上玩手机，一旦被我发现，手机我暂为保管，请班主任老师帮你取回，同时扣平时成绩20分。

●考勤：

迟到：第一次不作处罚，第二次也不作处罚，如果有第三次，我们说的事不过三，那么摆在你面前有两个选择：一、课件在讲台上表演节目；二、扣平时成绩30分，因为每次迟到扣10分，迟到三次一起算。如果表演节目了，平时成绩

就不扣。

旷课：首先申明，点名这种比较没有技术含量的事我一般不太会做，但是我会不定时的布置课堂作业，这个比点名有技术含量的多，如果我收上来的课堂作业没有你，那么算作本次课旷课。如果说发现有的同学心地特别善良，善于在危难之中帮人一把，替别人代写，一经发现，扣除本门课程所有平时成绩。发现旷课1次扣20分，旷课3次本门课程以0分计（总成绩）。

●作业：我布置的课后作业抽查到没做，一次扣20分。

当然，扣分不是目的，我的目的是希望大家和我共同完成好这么课程的学习。因此，我希望到期末的时候大家都是平时分满分。

2-2-3 课程安排：

1. 课时安排：总学时36学时，这36学时是从9月7号算起的，减掉你们军训，今天第一次课已经是9月23号了，再加上马上要放的十一，所以我们一共只有28学时，就是14次课，所以时间紧任务重，这14次课中，新课讲12-13次，最后留1-2次课来复习。

2. 课程安排：看目录。学习内容：第10章和第13章不讲也不考，其他章都是考试内容，但也有侧重。重点章节：第1,2,3,6章。

原子学说简介

1. 三大基本微粒

原子(atom)：参与化学反应的最小微粒。

分子(Molecule)：决定物质化学性质的最小微粒。

离子(Ion)：原子或原子团得失电子后形成的带电微粒

2.原子的结构

原子由原子核和核外电子组成。原子核又由质子和中子组成，其中每个质子带一个单位的正电荷，中子不带电。核外电子沿不同的轨道绕原子核旋转，每个电子带一个单位的负电荷。其中在最外层轨道运行的电子称为最外层电子，决定这原子的化学性质。

在原子中，由于核电荷数=质子数=核外电子数，正负电荷正好抵消，因此原子整体不带电。

同时，为了便于区别和排序不同的原子，我们规定原子的原子序数等于其核电荷数。

3.元素周期表

周期：元素周期表中的行称为周期，表示原子的电子层数。第一周期有1层电子层，第二周期有2层电子层，以此类推。在元素周期表中，共有7个周期。

族：元素周期表中的列称为族。族分为主族和副族，在族上方的编号带A的称为主族，带B的称为副族。主族的族序号代表其最外层电子数，IA族的最外层为1个电子，IIA族为2个，以此类推。元素周期表中共有8个主族和8个副族。

元素周期表相当于化学当中的“字典”，要学会查询这一本“字典”。元素周期表中的元素：原子序数，元素符号，元素名称和相对原子量。

第1章 溶液和溶液的渗透压

第1节 溶液的配制

溶液

1.溶液的定义（P1/L1）

一种物质以分子、原子或离子状态分散于另一种物质中所构成的均匀而稳定．．．．．．．．．．．．的分散体系叫做溶液。

关于分散系的概念，我们还会在第4章详细讨论。

☞思考题：下列物体是否属于溶液？

①水+沙子

②水+油

③水+酒精

④水+食盐

2.溶液的分类

在讲溶液的分类之前，我们先来思考一个问题：将人分为两类，怎么分？

男和女、老和少、好和坏、高和矮、胖和瘦、死和活…….

都对又都不对！你回答我男和女，我就告诉你是按年龄分；你回答我老少，我就告诉你是按身高分。

因此，没有依据的分类是不准确也是不确定的！！

！！提分类必提分类方法（分类依据）！！

下面我们换一个问题：将人按照性别分为两类，该怎么分？男和女。因为提供了分类依据，所以我们得到的答案是唯一的，也是准确的。

2-1 根据溶液的状态分类

固态溶液：就是溶液整体上为固体。最典型的固态溶液就是合金，例如我们上节课讲到的青铜，还有铝合金，不锈钢等

液态溶液：就是溶液整体上为液体，是最常见的溶液类型。如：糖水、消毒酒精、碘酒等都属于液态溶液。需要指出的是，溶液类型是看溶液的整体状态，跟里面各组分混合前的状态无关。例如糖水，糖在溶于水之前是固体，但溶于水之后得到的糖水溶液整体上是液态，因此属于液态溶液。

气态溶液：就是溶液整体上为液体。我们周围的空气，就是最典型的气态溶液。

此外，在没有特别说明时，我们所说的溶液都是指液态溶液。

2-2 根据溶液的导电性

可分为电解质溶液和非电解质溶液，电解质溶液可以导电，而非电解质溶液不能导电。关于这两种类型的溶液具体内容，我们会在第2章详细讨论。

不属于 不属于 属于 属于

3.溶液的组成

溶质：被溶解的物质。

溶剂：可以溶解溶质的物质

对于液态溶液来说：固体、气体一律视为溶质，溶质溶剂均为液态时，以成分多的为溶剂，成分少的为溶质。若溶液中含有水的话，通常以水为溶剂。 ※举例※

4.溶液对医学的重要意义

(1)人体内许多物质以溶液的形式存在，如血浆、淋巴液、组织液等；

(2)体内物质的新陈代谢必须在溶液中进行；

(3)食物经消化形成溶液才能被吸收利用；

(4)许多药物需要配成溶液才能被使用。

一、物质的量

1.课程引入

背景信息：一滴水(0.05mL)中有多少个水分子呢？答案是：约有1.7×1021个，即17万亿亿个水分子。

化学研究的是微观的粒子，而我们能看得见摸得着的都是宏观层面的物质。1滴水，这个在宏观世界看起来十分微小的量，对应的微观世界的分子数却十分庞大。在化学研究中，如果直接使用其实际的微粒个数，将十分的不方便。那么，有什么办法可以解决这种不方便呢？

☞思考题：生活中将大数字变为小数字的例子？

①2只鞋叫做1双鞋 → 数字由2变为1，缩小了1/2。

数字由12变为了1，缩小了1/12。

数字由100变为了1，缩小了1/100。 ②12个鸡蛋叫做1打鸡蛋 → ③100年叫做1个世纪

→

我们发现，生活中有很多时候通过表述方法的改变，使得同样数量的事物所使用的数字变得更小，更方便使用。像“双”、“打”、“世纪”等这些表述方法都属于“集合”的概念。通过“集合”概念的表述，我们就可以将过大的数字转变为较小的数字，更符合人们的使用习惯，使用起来更方便。

在我们的化学当中，也有一个这种“集合”概念的表述方法，那就是“物质的量”，通过物质的量这一桥梁，我们就可以方便的把宏观世界和微观世界联系起来，从而达到我们化学研究的目的。下面，我们就来介绍物质的量。

2.物质的量

●定义（P1/LFB6） ●符号：n

●单位：摩尔(mol)

需要注意物质的量定义中的几个关键词：

第一、特定。要使用物质的量这一物理量，必须指明是哪一种具体的微粒。例如用物质的量描述水中的微粒时，需指明是水分子、氢原子还是氧原子。 第二、微观粒子。物质的量针对的是是物质所含的微观粒子，而不是宏观层面的粒子，如沙粒、米粒等就不能使用物质的量。

第三、数量。物质的量描述的是微粒的数量，而不是质量、体积等。

☞思考题：下列哪些表述不正确，错误点在哪？

① 1mol的绿豆：错误，绿豆属于宏观粒子，不是微观粒子。

② 1mol的空气分子：错误，空气中的分子有很多种，没有给定具体的粒子。 ③ 1mol的CO2分子：正确。

刚才我们介绍的时候说到，1双等同于2只，1打等同于12个，1世纪等同于100年。那1mol等同于多少微粒数目呢？

我们定义（P1/LFB4）：某一系统中所包含的某种微粒数与0.012kg 12C的原子数目相等时，称该系统的物质的量为1mol。0.012kg 12C的原子数目等于阿伏伽德罗常数，符号是NA，单位是mol-1。1 NA≈6.02×1023mol-1

好比我们定义，当1群人的人数与护理15XXX班的人数相等时，称这1群人的数量为1个班。假设咱们班有60名同学，那60名同学就可以称为班级人数常数，即1个班级人数=1个班级人数常数=60名同学。

如果隔壁班有40名同学，那么他们的人数是0.8个班；如果隔壁班有90名同学，那么他们的人数是1.5个班。

☆扩展☆

6.02×1023有多大？

6.02×1023粒大米（一粒大米约合1/12克）总重量约为5×1016吨，以2012年全球粮食总产量2.5×1010吨计算，相当于10万年的全球粮食总产量。

可见阿伏伽德罗常数是一个非常大的数量集的概念。相比于“双”、“打”“世纪”这些日常中的数量集概念大的多得多得多。