医用化学

**章绪论 一、化学研究的对象 自然界是由物质组成的，物质是人类赖以生存的基础。化学是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律和应用的一门科学，属于自然科学的基础课程。化学是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段。 化学是一门历史悠久而又充满活力的学科。在化学学科本身飞速发展的过程中，也推动了其他学科的发展及相互渗透。由于化学研究的范围非常广泛，依照所研究的对象、手段、目的和任务的不同，可以分成若干门分支学科。研究无机物的组成、结构、性质和无机化学反应与过程的化学，称为无机化学；研究碳氢化合物及其衍生物的化学，称为有机化学。此外还有研究物质的组成和含量的分析化学，研究化学反应机制、反应中的能量变化和反应速率理论及物质结构的物理化学，研究有机体生命过程的生物化学等。 二、化学与医学科学 化学不仅与社会经济的发展有着密切关系，也与医学的发展密切相关。1799年，英国化学家汉弗莱 戴维（Humphry　Davy）发现了一氧化二氮的麻醉作用，后来乙醚、普鲁卡因等更加有效的麻醉药物的发现，使无痛外科手术成为可能。1932年，德国科学家格哈德 多马克（Gerhard　Domagk）找到一种偶氮磺胺染料，使一位患细菌性败血症的孩子得以康复。在此启发下，化学家制备了许多新型的磺胺类药物，开创了今天的磺胺类抗菌药领域。现代化学和现代医学的关系更加密切，医学的主要任务是研究人体生理、心理和病理现象变化的规律，从而寻求预防和治疗疾病的有效方法，以保障人类健康。化学是医学发展和前进的基础，疾病的发生、发展、预防、诊断和治疗都与化学有关。 人体的一切生理现象都和体内的化学变化有关，医学研究的主要对象是人体，人体本身是一个复杂的化学反应体系，生命现象和生命过程就是一系列复杂的生命物质之间相互作用、相互制约、彼此协调的变化过程。人体各种组织是由蛋白质、脂肪、糖类、无机盐和水等物质组成，人体的生命活动如呼吸、消化、排泄、循环以及各种器官的活动等，都是由体内的化学变化促成的。研究生命活动的生物化学就是从无机化学、有机化学和生理学等学科发展起来的，其利用化学的原理和方法，研究人体各组织的组成、亚细胞结构和功能、物质代谢和能量变化等生命活动。 医学研究的目的是防病、治病，为人类的健康服务。预防和治疗疾病主要依靠药物，可以用药物来调整因疾病而引起的种种异常变化。药物的药理作用与药物的化学结构和化学性质有关。例如，碳酸氢钠为抗酸药，用于治疗糖尿病及急性肾炎等引起的代谢性酸中毒。临床上使用的生理盐水是9g/L的氯化钠溶液，用于治疗出血过多、严重腹泻等引起的脱水，也可用来清洗创伤或灌肠。氯化钾可用于治疗低钾血症。钙是人体必需元素，钙的缺乏可出现骨骼畸形、手足抽搐、骨质疏松等，儿童与老人常需要补钙。此外，中草药中有效成分的提取、分离、结构测定、人工合成等，都离不开化学的基本理论和实验方法。临床上常运用化学原理和化学方法对血液、尿液、胃液等进行医学检验，为诊断疾病提供科学的依据。例如，尿中葡萄糖、丙酮含量的测定能够为糖尿病的诊断提供科学依据，其测定可以通过化学反应来实现。 纵观人类医学的发展史，医学的发展和前进离不开化学，医学快速发展是建立在化学发展基础之上。随着医学科学的发展，人造器官、血管、皮肤、代血浆等在临床的应用，放射性核素疗法的广泛应用，分子生物学、分子生理学、分子遗传学不断取得新进展，使化学与医学的联系更加密切。 三、学习要求与方法 由于医学与化学的关系密切，医用化学的任务是使学生获得学习医学所必需的化学基本理论、基本知识和基本技能。在学习医用化学的过程中，要注意掌握科学的学习方法。 （一）养成良好的学习习惯，培养自主学习能力 尽快适应大学课程的教学规律，养成良好的学习习惯，并根据个人的特点、学习习惯，寻找适合自己的学习方法。在学习过程中要注意课前预习，认真听课，及时复习，学会自主学习、自觉学习，这是提升自己、获取化学知识的重要途径。 （二）分析归纳，理解记忆 医用化学的特点是理论性强，涉及的概念多，要求学生在学习中要着重理解、掌握化学的基本概念和有关计算。学习中要注意对有关内容进行分析、比较、归纳和综合，从中找出共性和差异。着重理解，切忌死记硬背，在理解的基础上力求融会贯通，要学会利用各种参考资料及数字资源，运用所掌握的理论和知识去分析和解决实际问题。 （三）重视实验 化学是一门以实验为基础的学科，许多化学定律、化学理论都是在实验的基础上提出的。实验中既要重视化学实验操作技能的训练，又要钻研各类化学反应的基本原理。实验前做好实验预习，实验中注意观察各类化学反应现象，并掌握化学实验的基本操作，培养独立工作的能力、严谨的科学态度和思维方法，实验后做好分析和总结，完成实验报告。 （陈哲洪） 第二章溶液 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称为溶液。溶液可分为固态溶液（如铜银合金）、液态溶液（如蔗糖水）、气态溶液（如空气）。本章所说的溶液是指液态溶液。 溶液与生命现象有着密切联系。例如，人体内的血浆、淋巴液、组织液等都是溶液；体内物质的新陈代谢在溶液中进行；食物经消化形成溶液才能被人体吸收利用；许多药物需配成溶液才能使用。因此，掌握溶液的相关知识对医学生今后的学习和工作有重要的实际意义。 第1节溶液的配制 一、物质的量 （一）物质的量及其单位 在自然界中，我们能感知到水、氧气、钢铁等物质的存在，这些物质称为宏观物质，常用质量单位或体积单位等进行计量。而这些物质又是由许多肉眼看不见的分子、原子、离子等微观粒子构成，在化学反应中不是几个或者几十个分子、离子、原子参与反应，而是可以称量的成千上万亿个分子、原子、离子按照一定的数量关系参加反应的。如何将宏观物质的量与其所含的微观粒子数目联系起来呢？这里引入一个新的物理量，在宏观物质的质量与微观粒子数目之间建立起联系，这个新的物理量称为“物质的量”。 物质的量是指给定的某一系统中所包含某种特定粒子（基本单元）的数量，其单位为摩尔（mol）。摩尔是描述微观粒子的数量单位，而不是质量单位，它与长度、时间、质量等一样，是国际单位制（SI）的7个基本物理量之一（表2-1）。用符号nB或n（B）表示，B表示这种基本单元粒子的化学式（分子式、原子符号或离子符号等），基本单元可以是分子、原子、离子及其他粒子或是这些离子的特定组合，所以在使用单位摩尔时，必须注明基本单元，如氢原子的物质的量或，钠离子的物质的量或，硫酸的物质的量或。 （二）有关物质的量的计算 当某一定量的物质中所包括的基本单元数与0.012kg12C里所含的碳原子数目相等时，则该系统的物质的量为1mol。0.012kg12C的原子数目等于阿伏伽德罗常量，约为6.02×1023，由这些粒子所构成的物质的量称为1摩尔（mol）。 1mol物质所具有的质量称为摩尔质量，用符号MB或M（B）来表示。其单位用g/mol表示，数值上等于该物质的化学式量。如O的摩尔质量是16g/mol，Na+的摩尔质量是23g/mol。物质B的物质的量（nB）与物质的质量（mB）、摩尔质量（MB）之间的关系可用式（2-1）表示 （2-1） 【例2-1】29g纯净氯化钠的物质的量为多少摩尔？ 解：NaCl的摩尔质量为58.5g/mol，根据式（2-1），NaCl的物质的量为 二、溶液浓度的表示方法 溶液的浓度是指在一定溶液或溶剂中所含溶质的量。根据不同的需要，溶液的浓度可用多种不同的方法来表示，医学上常用的溶液浓度表示方法有以下几种。 （一）物质的量浓度 物质的量浓度定义为单位体积溶液中所含溶质的物质的量。用符号表示，其定义式为 （2-2） 医学上常用的单位是mol/L、mmol/L、μmol/L等。在使用物质的量浓度时必须指明基本单元，如等。 【例2-2】临床上用的生理盐水（NaCl注射液）规格为0.5L含NaCl4.5g，求生理盐水的物质的量浓度。 解： （二）质量浓度 质量浓度定义为单位体积溶液中所含溶质B的质量，用符号.B表示，其定义式为 医学上常用的单位为g/L或mg/L等。 要注意与的区别。是溶液的密度，它等于溶液的质量除以溶液的体积，单位多用。因此，在书写质量浓度时，溶质应以下角标或括号的形式加以说明。例如，氢氧化钠的质量浓度记为或。 【例2-3】《中华人民共和国药典》（简称《中国药典》）规定，生理盐水注射液的规格是500ml生理盐水中含4.5gNaCl，求生理盐水的质量浓度。 解：已知 根据式（2-3）得 世界卫生组织提议，对于未知分子量的物质在溶液中的含量仍用质量浓度表示，世界卫生组织还认为，在绝大多数情况下，注射液应同时标明物质的量浓度和质量浓度，如正常人体空腹血糖含量为3.9～6.1mmol/L（或0.70～1.10g/L）。 （三）质量分数 质量分数定义为溶质B的质量（mB）与溶液的质量（m）之比，符号为，即 （2-4） 质量分数是一个无单位的量，可用小数表示，也可以用百分数表示，如市售浓硫酸的质量分数为或。 【例2-4】将溶于100g水中配成溶液，计算溶液中的质量分数。 解：根据式 （四）体积分数 体积分数定义为物质B的体积VB除以溶液的体积V，用符号表示，即 （2-5） 体积分数同样是一个无单位的量，可用小数表示，也可以用百分数表示。体积分数常用来表示溶质为液体的溶液。例如，医用酒精的体积分数为0.75（或75%）。 【例2-5】取750ml95%的乙醇加水配成950ml医用酒精溶液，计算此溶液中乙醇的体积分数。 解：根据式（2-5）此溶液中乙醇的体积分数为 （五）溶液浓度的换算 在实际工作中，溶液浓度往往需要从一种表示方法换算成另一种表示方法。换算过程中只是单位的变化，溶质和溶液的量都没有发生变化。因此，我们只要充分理解了溶液浓度表示方法的定义，就能顺利地进行换算。 1.物质的量浓度和质量浓度之间的换算 （2-6） 2.物质的量浓度和质量分数之间的换算 （2-7） 式中，为溶液中溶质的质量分数；为溶液的密度，单位为；为溶液中溶质的摩尔质量，单位为。 【例2-6】市售浓硫酸密度为1.84kg/L，H2SO4的质量分数为96%，计算浓硫酸的物质的量浓度。 解： 三、溶液的配制与稀释 （一）溶液的配制 溶液的配制方法有两种。 1.配制用质量分数表示的溶液时，计算出溶液中溶质、溶剂的质量后，分别称取再混合均匀即可。 2.配制用质量浓度、物质的量浓度、体积分数表示的溶液时，根据要求不同，溶液的配制可分为粗配和精配两种。粗配是用托盘天平称量，量筒（或量杯）量取液体，在烧杯中配制溶液；精配则用分析天平称量，移液管（或吸量管）量取液体，在容量瓶中配制溶液。具体步骤如下：①计算配制一定体积溶液所需的溶质的质量或体积；②称量或量取；③溶解；④转移、洗涤；⑤定容；⑥混匀；⑦装瓶贴签。 【例2-7】如何配制9g/LNaCl溶液500ml？ 解：500mlNaCl溶液中含NaCl的质量为 配制方法：称取4.5g干燥的NaCl，放入烧NaCl杯中，加适量的纯化水完全溶解后移至500ml的容量瓶中，然后用少量水冲洗烧杯2～3次，冲洗液注入容量瓶中，*后加水至500ml刻度线，混匀即可。 （二）溶液的