醫學上常用有關溶液濃度的量
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【摘要】 醫學上常用有關溶液濃度的量有很多。但由于歷史原因,對它們的使用卻并不統一,這給學術交流帶來了不便。就目前醫學上常用的有關量進行了總結,并提出了觀點。
【關鍵詞】 濃度; 質量摩爾濃度; 分數
醫學上常用有關溶液濃度的量有很多,有些是標準的量,有些是非標準的量。由于歷史原因,在許多場合不同的學者對于這些量的使用卻并不統一,這會給學術交流帶來很多不必要的困難和困惑。國際上和我國對于溶液的濃度都有相關的標準出臺[1]。本研究就目前醫學上常用的有關量進行總結。
1 物質B的濃度
所謂溶液濃度就是指一定量的溶液或溶劑中含溶質的量[2]。常用的有物質的量的濃度、質量濃度和質量摩爾濃度。
1.1 物質B的物質的量的濃度cB
醫學上最常用的是物質的量的濃度,簡稱為濃度,是一種標準的量,其定義為“物質B的物質的量除以混合物的體積”,
cB=nBV
其一貫單位為mol/m3。但按照SI(國際單位制)及我國法定計量單位的有關規定,在醫藥學領域溶液的體積一律以“升”(L)為基準,故其單位為mol/L、mmol/L、μmol /L等[3]。有時也采用mol/dm3單位。使用時需要注意的是必須指明基本單元,如c(NaOH)、c(HCl)、c(H2SO4)、c(1/2H2SO4)、c(K2SO4)、c(1/2K2SO4)。在化學中也可表示成[B]。
過去曾經用過與cB類似功能的非標準的量: 體積摩爾濃度、體積克分子濃度、克分子濃度、摩爾濃度,其單位為M;另一非標準的量為當量濃度,其單位為N。這兩種非標準的量已經廢除。現舉兩例說明這些量之間的關系:
1M(H2SO4)=2N(H2SO4) =1mol·L-1 (H2SO4)=2 mol·L-1 (1/2H2SO4)
1M(HCl ) = 1N(HCl ) = 1mol·L-1 (HCl )
1.2 物質B的質量濃度ρB
質量濃度定義為“物質B的質量除以混合物的體積”,是一種標準的量,
ρB=mBV
其一貫單位為kg/m3。但IUPAC等國際組織建議分母的單位只能用升,故常用單位為kg/L 、g/L、mg/L、μg/L、ng/L等。化學試劑基礎標準GB603?88規定,對固體試劑配制的溶液, 一律用g/L作單位。
歷史上曾采用非標準的量重量體積百分濃度或百分濃度表示質量濃度,其單位分別為%(w/w)和%。這種表示已廢除。
1.3 物質B的質量摩爾濃度bB
質量摩爾濃度定義為“溶液中溶質B的物質的量除以溶劑的質量”,是一種標準的量,
bB=nBm
其一貫單位為mol/kg,也可用mmol/kg、μmol/kg等。采用這種濃度時應注意定義式中分母為溶劑質量而非溶液質量,并且分母的單位一律使用kg,而不宜采用mg、g等。之所以選擇質量摩爾濃度作為溶液的組成變量,是因為其值不受溫度和壓力的影響,這為理論上和實驗中帶來便利[4]。
質量摩爾濃度對應的非標準的量為質量克分子濃度、重量摩爾濃度(m),這種表示已廢除。
2 物質B的分數
物質B的分數指系統中物質B的量與混合物(或溶液)相應總量之比。常用的有質量分數、體積分數和摩爾分數。
2.1 物質B的質量分數wB
物質B的質量分數定義為“B的質量與混合物的質量之比”,是一種標準的量,
wB=mBm
質量分數為無量綱量,它的單位為1,量值常為一小數或分數。
曾經使用過的非標準的量包括重量百分濃度、重量百分數、百分含量等,其單位為g%、%(w/w)、ppm、ppb、ppt等。其中ppm是“part per million”的縮寫,含義是“百萬分之一”,不是單位符號或數學符號,實質表示的是數量份額的大小,在表達某種物質的含量或濃度時,不能單獨作為物理量使用[5]。另外,美、英、法、德等國家對ppb、ppt等的定義本身就存在區別,很易引起誤解,所以這類所謂"濃度"的表示連同ppm應該停止使用。但實際上很多場合仍在使用。
2.2 物質B的體積分數φB
物質B的體積分數定義為“純物質B與混合物在相同溫度和壓力下的體積之比”,是一種標準的量,
φB=VBV=xB V*m,B?BxB V*m,B
體積分數也為無量綱量,它的單位為1,量值常為一小數或分數。也可使用一個替換定義,即以B的偏摩爾體積代替純物質B的摩爾體積。
曾經使用過的非標準的量為體積百分濃度、體積百分數,單位為%、%(V/V)、ppm、ppb、ppt等,這種表示已廢除。
2.3 物質B的摩爾分數xB
摩爾分數的定義為“物質B的物質的量與混合物的物質的量之比”,是一種標準的量,
xB=nBn
摩爾分數同樣為無量綱量,它的單位為1,量值常為一小數或分數。它的替換名稱為物質的量分數。
歷史上曾使用過的非標準的量為克分子百分濃度、摩爾百分數,單位分別為%( M/ M) 、 %( N/ N ),這種表示已廢除。
3 比
是指系統中兩特定組分的同類量之比(注意:不是與多組分均相系統總量之比)[6]。常用的有質量比、體積比和摩爾比。
3.1 質量比ξi,k
定義為“物質i的質量與物質k的質量之比”,
ξi,k=mimk
3.2 體積比ψi,k
定義為“物質i的體積與物質k的體積之比”,
ψi,k=ViVk
3.3 摩爾比ri,k
定義為“物質i的物質的量與物質k的物質的量之比”,
ri,k=nink
它的替換名稱為物質的量比。
以上三種濃度均為無量綱量,它們的SI單位均為1。歷史上曾使用過的非標準的量為分別為質量比例濃度、體積比例濃度和克分子比,已經廢除。
4 結束語
在我國國家標準GB 3102.8?93(該標準等效采用國際標準ISO 31?8:1992)中詳細定義了幾種溶液濃度,它完全可以達到化學、醫學等領域中對溶液濃度表示方法的要求。要使這些表示方法被完全接受和采用,還需要做大量的宣傳和普及工作。
【參考文獻】
1 GB 3102.8?93.物理化學和分子物理學的量和單位.
2 張蕾,李美玉.溶液的濃度及其正確表示方法.沈陽航空工業學院學報,1996, 13(3):35.
3 該刊編輯部.中國實用兒科雜志,2008,23(2):151.
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