第 24 題
具有相同滲透壓的溶液稱為等張溶液，細胞必須處於等張的環境才能存活，細胞若處於滲透壓比細胞內大的高張溶液，則細胞會因為液體流出細胞外造成萎縮而凋亡，高鹽分與糖分的醃製食品即是利用此一現象來進行食物保存。相反地，若細胞處於滲透壓低於細胞內的低張溶液中，則可能會因液體流入細胞內使細胞膨脹甚至破裂。回答下列問題：
思路引導 VIP
本題結合「濃度單位換算」與「滲透壓的生物效應」。首先要將重量百分率濃度轉換為體積莫耳濃度 ($C_M$)：100 克的 1.8% 溶液含有 1.8 克葡萄糖，莫耳數為 $1.8 \div 180 = 0.01 \text{ mol}$。溶液體積為 $100 \text{ g} \div 1.0 \text{ g/mL} = 100 \text{ mL} = 0.1 \text{ L}$。故 $C_M = 0.01 \div 0.1 = 0.1 \text{ M}$。接著比較有效濃度（質點濃度 $i \times C_M$）：葡萄糖為非電解質（$i=1$），有效濃度為 $0.1 \text{ M}$；而前一題細菌的等張環境是 $0.25 \text{ M}$ 的硝酸銨（$i=2$，有效濃度 $0.5 \text{ M}$）。因為 $0.1 \text{ M} < 0.5 \text{ M}$，該葡萄糖溶液對細菌而言是「低張溶液」。由題幹閱讀可知，置於低張溶液中，水會流入細胞，導致細菌膨脹、變大甚至破裂。作答需同時列出濃度計算與細胞變化狀態。
恭喜你正確完成了這項分析！這題考驗的是將重量百分率濃度轉換為體積莫耳濃度，並進一步應用滲透壓公式來判斷細胞環境。你能冷靜地完成多步驟的換算並導出正確結論，顯示你的基礎化學計算與生物化學觀念結合得相當穩健。
溶液濃度與滲透壓的定量分析
首先，我們需算出溶液的體積莫耳濃度 $M$。在 100 克的溶液中，葡萄糖溶質重量為 $1.8 \text{ g}$，莫耳數為 $1.8 / 180 = 0.01 \text{ mol}$；而溶液密度為 $1.0 \text{ g/mL}$，代表溶液體積為 $100 \text{ mL} = 0.1 \text{ L}$。因此其濃度 $M$ 為：