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渗透压

输液为什么要配 0.9% 的生理盐水？因为渗透压必须与血浆一致，否则红细胞不是胀破就是皱缩。输入浓度、范特霍夫因子与温度，计算渗透压。

渗透压

什么是渗透压？

渗透压计算器 - 在线计算插图

半透膜只允许水通过时，水从稀侧向浓侧净迁移，产生的额外压强叫渗透压。范特霍夫公式 Π = iMRT 与理想气体方程惊人地相似：i 是范特霍夫因子（电解质解离出的粒子数），M 是摩尔浓度，R = 0.08206，T 为绝对温度。

渗透压是「依数性」——只数粒子个数，不管粒子是谁。0.9% NaCl（0.154 mol/L × i=2 ≈ 0.308 osm）与 5% 葡萄糖（0.278 osm）渗透压都接近血浆，所以同为等渗液。反渗透海水淡化则是反向利用：外加压力超过渗透压，把水「挤」回纯侧。

渗透压的临床意义远超输液配置：血液透析机利用半透膜两侧浓度差清除尿毒症患者的代谢废物；糖尿病高血糖导致组织液渗透压升高，晶体渗透压变化引起视力模糊；肠梗阻时肠腔积液也是渗透压失衡的结果——理解渗透压就是理解体液分布的核心钥匙。

反渗透技术的经济意义巨大：全球海水淡化产能已超 1 亿吨/日，其中反渗透占 70%。能耗约 3–5 kWh/吨水，主要对抗的就是 54 atm 的海水渗透压。新一代正渗透（Forward Osmosis）利用汲取液的高浓度降低外加压力，有望将能耗再降 30%。

Π = i × M × R × T（atm）；R = 0.08206 L·atm/(mol·K)；非电解质 i = 1，NaCl i ≈ 2

25℃ 时：M = 0.154 mol/L NaCl，i = 2，T = 310K → Π = 2 × 0.154 × 0.08206 × 310 = 7.83 atm

常见溶液的渗透压对比（25℃）
溶液浓度 (mol/L)iΠ (atm)
纯水0—0
生理盐水 (0.9% NaCl)0.15427.8
5% 葡萄糖0.27816.7
海水1.1254.0
0.1 mol/L 蔗糖0.112.4
0.1 mol/L CaCl₂0.137.3
死海水~5.52270

如何使用渗透压

  1. 1

    输入溶液摩尔浓度（mol/L）。

  2. 2

    输入范特霍夫因子 i（蔗糖 1、NaCl 2、CaCl₂ 3）。

  3. 3

    输入温度（K，体温 310K），点击「计算」查看渗透压。

计算示例

例 1生理盐水

0.154 mol/L NaCl，i = 2，37℃（310K）：Π = 2 × 0.154 × 0.08206 × 310 ≈ 7.8 atm——与血浆渗透压（约 7.3–7.8 atm）一致，这就是 0.9% 浓度的由来。

例 2海水淡化的能耗底线

海水约 1.1 mol/L 盐（按 i = 2 计 2.2 osm），25℃：Π ≈ 54 atm。反渗透装置必须施加 60 atm 以上的压力——这是热力学下限，实际工厂能耗的 60% 都花在对抗渗透压上。

注意事项

  • 浓溶液中 i 会偏离整数值（离子缔合），精确计算用活度系数修正。

  • 渗透压与摩尔浓度成正比，等质量的葡萄糖与 NaCl 渗透压差近 4 倍（M 不同 × i 不同）。

  • 植物根细胞液渗透压可达 10–20 atm，这是盐碱地作物枯死的原因——根毛反而失水。

  • 反渗透只能去除小分子与离子；超滤针对大分子，两者膜孔径不同。

常见问题

纯净水渗透压为零，注入血液后水会涌进红细胞，几秒内溶血破裂——可能致命。输液必须等渗：0.9% 氯化钠或 5% 葡萄糖，渗透压与血浆匹配。

高渗透压让细菌细胞脱水质壁分离，无法繁殖。蜜饯（高渗糖液）、火腿（高渗盐）同理——古代没有冰箱，渗透压就是防腐剂。

主要动力不是渗透压（毛细作用也远远不够），而是叶片蒸腾产生的负压「拉」力——蒸腾拉力可超 −20 atm，配合水分子内聚力形成连续水柱。渗透压在根部吸水阶段起作用。

稀溶液中 NaCl 完全解离，i ≈ 2；但浓溶液中离子缔合形成离子对，i 偏离整数值。0.1 mol/L NaCl 的 i ≈ 1.87，5 mol/L 时降至约 1.6。精确计算必须用活度系数修正，而非简单取整数值。

等渗液（0.9% NaCl）用于常规输液补液；低渗液（0.45% NaCl）用于高钠血症纠正；高渗液（3% NaCl）用于严重低钠血症或脑水肿降颅压——选择取决于患者血液渗透压状态，用错可能致命。

反渗透膜孔径约 0.1 nm，介于水分子（0.28 nm）和水合离子（Na⁺ 水合半径 ~0.72 nm）之间。离子被水壳「撑大」无法通过，水分子可以——这叫「尺寸排阻」机制，与简单的筛分不同。

植物有细胞壁，放入高渗液时发生质壁分离（膜缩离壁）但不破裂；低渗液中膨压撑起细胞维持刚挺。动物细胞无壁，低渗液会直接溶血——这就是红细胞只能在等渗液中存活的原因。

大量出汗丢失钠钾离子，若只补纯水会导致血液渗透压下降（低渗），细胞吸水肿胀——严重时引发「低钠性脑病」。运动饮料含 0.4–0.6% NaCl 维持等渗，同时补充能量。

两者都是依数性，本质相同：溶质粒子占据溶剂表面位置使蒸发减少（蒸气压降低），同时使溶剂化学势降低导致水跨膜迁移（渗透压）。通过热力学可推导出 Π = (RT/V) × ln(p₀/p)，把两种依数性统一起来。

血浆蛋白（主要是白蛋白）分子量大（66 kDa）但摩尔浓度低（~0.6 mmol/L），产生的渗透压仅 0.03 atm——远小于晶体渗透压。但它不能透过毛细血管壁，是阻止液体外渗到组织间隙的关键力量。肝硬化患者白蛋白低，胶体渗透压下降导致腹水。

参考资料

  1. [1]OpenStax · Chemistry 2e · Colligative Properties
  2. [2]NIST · Thermophysical Properties of Water
  3. [3]WHO · Guidelines for Drinking-water Quality (Osmolality)
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凯文内容作者Calcton 化学编辑组 口径审核Calcton 编辑组 交叉审核· 内容更新于 2026-05-05

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Calcton 化学编辑组：IUPAC 命名规范与 CIAAW 标准原子量。

引用本页

GB/T 7714 格式

Calcton. 渗透压[EB/OL]. https://www.calcton.com/osmotic-pressure, 2026-05-05.

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最后更新：2026-05-05。

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