Χαρακτηριστικά υπερτονικής λύσης, πώς να το προετοιμάσετε και παραδείγματα

Το υπερτονικό διάλυμα είναι εκείνη στην οποία η οσμωτική πίεση είναι υψηλότερη στο κυτταρικό περιβάλλον. Για να ρυθμίσετε αυτή τη διαφορά, το νερό ρέει από το εσωτερικό προς το εξωτερικό, προκαλώντας τη συρρίκνωσή του. Στην κάτω εικόνα η κατάσταση των ερυθροκυττάρων μπορεί να παρατηρηθεί σε συγκεντρώσεις διαφορετικών τονικών.

Σε αυτά τα κύτταρα η ροή του νερού με τα βέλη επισημαίνεται, αλλά τι είναι η τονικότητα; Και επίσης, τι είναι η οσμωτική πίεση; Υπάρχουν διάφοροι ορισμοί της τονικότητας ενός διαλύματος. Για παράδειγμα, μπορεί να ονομαστεί ως η οσμωτικότητα του διαλύματος σε σύγκριση με το πλάσμα.

Μπορεί επίσης να αναφέρεται στη συγκέντρωση των διαλελυμένων ουσιών που διαλύονται σε ένα διάλυμα, που διαχωρίζονται από το περιβάλλον από μια μεμβράνη που καθοδηγεί την κατεύθυνση και την έκταση της διάχυσης του νερού μέσω αυτού.

Ομοίως, μπορεί να θεωρηθεί ως η ικανότητα ενός εξωκυτταρικού διαλύματος να μεταφέρει το νερό σε ένα κύτταρο ή στο εξωτερικό του.

Μια τελική ιδέα μπορεί να είναι η μέτρηση της οσμωτικής πίεσης που αντιτίθεται στη ροή του νερού μέσω μιας ημιπερατής μεμβράνης. Ωστόσο, ο πιο κοινά χρησιμοποιούμενος ορισμός της τονικότητας είναι εκείνος που το υποδεικνύει ως οσμωτικότητα του πλάσματος, με τιμή 290 mOsm / L νερού.

Η τιμή της ωσμωτικότητας του πλάσματος λαμβάνεται μετρώντας τη μείωση στο κρυοσκοπικό σημείο (κολλητική ιδιότητα).

Ευρετήριο

• 1 Συγκριτικές ιδιότητες
• 2 Υπολογισμός οσμωτικότητας και ωσμομοριακότητας
  • 2.1 Οσμωτικός συντελεστής
• 3 Χαρακτηριστικά ενός υπερτονικού διαλύματος
• 4 Πώς να ετοιμάσετε μια υπερτονική λύση?
• 5 Παραδείγματα
  • 5.1 Παράδειγμα 1
  • 5.2 Παράδειγμα 2
• 6 Αναφορές

Συγκριτικές ιδιότητες

Η οσμωτική πίεση είναι μία από τις συγγραφικές ιδιότητες. Αυτά είναι αυτά που εξαρτώνται από τον αριθμό των σωματιδίων και όχι από τη φύση τους, τόσο στη λύση όσο και στη φύση του διαλύτη.

Επομένως, δεν έχει σημασία για αυτές τις ιδιότητες εάν το σωματίδιο είναι ένα άτομο Να ή Κ, ή ένα μόριο γλυκόζης. το σημαντικό είναι ο αριθμός του.

Οι κολλητικές ιδιότητες είναι: η οσμωτική πίεση, η μείωση του κρυοσκοπικού ή του σημείου πήξης, η μείωση της τάσης ατμών και η αύξηση του σημείου ζέσεως.

Για να αναλυθούν ή να χρησιμοποιηθούν αυτές οι ιδιότητες των διαλυμάτων είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί μια έκφραση της συγκέντρωσης των διαλυμάτων, εκτός εκείνων που συνήθως εκφράζονται.

Οι εκφράσεις συγκεντρώσεων όπως η γραμμομοριακότητα, η γραμμικότητα και η κανονικότητα αναγνωρίζονται με μια συγκεκριμένη διαλυμένη ουσία. Για παράδειγμα, μια λύση λέγεται ότι είναι 0,3 γραμμομόρια σε NaCl ή 15 mEq / L Na⁺, κ.λπ..

Ωστόσο, όταν εκφράζεται η συγκέντρωση σε osmoles / L ή σε osmoles / L του Η₂Ή, δεν υπάρχει προσδιορισμός της διαλυμένης ουσίας, αλλά ο αριθμός των σωματιδίων στο διάλυμα.

Υπολογισμός οσμωτικότητας και οσμοριακότητας

Για το πλάσμα χρησιμοποιείται κατά προτίμηση η ωσμωτικότητα που εκφράζεται σε mOsm / L νερού, mOsm / kg νερού, Osm / L νερού ή Osm / kg νερού..

Ο λόγος για αυτό είναι η ύπαρξη στο πλάσμα των πρωτεϊνών που καταλαμβάνουν ένα σημαντικό ποσοστό του πλάσματος - περίπου 7% -, γιατί οι υπόλοιπες διαλυμένες ουσίες διαλύονται σε μικρότερο όγκο ενός λίτρου.

Στην περίπτωση διαλυμάτων διαλελυμένων ουσιών χαμηλού μοριακού βάρους, ο όγκος που καταλαμβάνεται από αυτά είναι σχετικά χαμηλός και η οσμωτικότητα και η ωσμομοριακότητα μπορούν να υπολογιστούν με τον ίδιο τρόπο χωρίς να προκληθεί σημαντικό σφάλμα.

Οσμωτικότητα (mOsm / L διάλυμα) = γραμμομοριακότητα (mmol / L) ∙ v ∙ g

Η οσμωτικότητα (mOsm / L του Η₂O) = γραμμικότητα (mmol / L Η₂O) ∙ v ∙ g

v = αριθμός σωματιδίων στα οποία μια ένωση διαχωρίζεται σε διάλυμα, για παράδειγμα: Το NaCl διαχωρίζεται σε δύο σωματίδια: Na⁺ και Cl^-, έτσι v = 2. 

CaCl₂ σε υδατικό διάλυμα διαχωρίζεται σε τρία σωματίδια: Ca²⁺ και 2Cl^-, έτσι v = 3. FeCl₃ σε διάλυμα διασπάται σε τέσσερα σωματίδια: Fe³⁺ και 3Cl^-.

Οι δεσμοί που αποσυνδέονται είναι οι ιονικοί δεσμοί. Στη συνέχεια, από τις ενώσεις που παρουσιάζουν στη δομή τους, μόνο ομοιοπολικοί δεσμοί δεν διαχωρίζονται, για παράδειγμα: γλυκόζη, σακχαρόζη, ουρία, μεταξύ άλλων. Σε αυτή την περίπτωση, v = 1.

Οσμωτικός συντελεστής

Ο συντελεστής διόρθωσης "g" είναι ο λεγόμενος οσμωτικός συντελεστής που δημιουργήθηκε για να διορθώσει την ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση μεταξύ των ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων σε υδατικό διάλυμα. Η τιμή του "g" κυμαίνεται από 0 έως 1. Οι ενώσεις με μη διασπώμενους δεσμούς - δηλαδή, ομοιοπολικές - έχουν τιμή "g" 1.

Οι ηλεκτρολύτες σε πολύ αραιωμένα διαλύματα έχουν τιμή "g" κοντά στο 1. Αντίθετα, καθώς η συγκέντρωση ενός διαλύματος ηλεκτρολύτη αυξάνεται, η τιμή του "g" μειώνεται και λέγεται ότι πλησιάζει το μηδέν..

Όταν η συγκέντρωση μιας ηλεκτρολυτικής ένωσης αυξάνει, ο αριθμός των ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων στο διάλυμα αυξάνεται με τον ίδιο τρόπο, πράγμα που αυξάνει την πιθανότητα αλληλεπίδρασης μεταξύ θετικά φορτισμένων και αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων..

Αυτό έχει ως συνέπεια ότι ο αριθμός των πραγματικών σωματιδίων μειώνεται σε σύγκριση με τον αριθμό των θεωρητικών σωματιδίων, οπότε υπάρχει μια διόρθωση στην τιμή της ωσμωτικότητας ή της ωσμωτικότητας. Αυτό γίνεται με τον ωσμωτικό συντελεστή "g".

Χαρακτηριστικά ενός υπερτονικού διαλύματος

Η οσμωτικότητα του υπερτονικού διαλύματος είναι μεγαλύτερη από 290 mOsm / L νερού. Εάν έρθει σε επαφή με το πλάσμα μέσω ημιδιαπερατής μεμβράνης, το νερό θα ρέει από το πλάσμα στο υπερτονικό διάλυμα μέχρις ότου επιτευχθεί οσμωτική ισορροπία μεταξύ των δύο διαλυμάτων.

Στην περίπτωση αυτή, το πλάσμα έχει υψηλότερη συγκέντρωση σωματιδίων νερού από το υπερτονικό διάλυμα. Στην παθητική διάχυση τα σωματίδια τείνουν να διαχέονται από τις θέσεις όπου η συγκέντρωσή τους είναι υψηλότερη στα σημεία όπου είναι μικρότερη. Για το λόγο αυτό, το νερό ρέει από το πλάσμα στο υπερτονικό διάλυμα.

Εάν τα ερυθροκύτταρα τοποθετηθούν στο υπερτονικό διάλυμα, το νερό θα ρέει από τα ερυθροκύτταρα στο εξωκυτταρικό διάλυμα, προκαλώντας τη συρρίκνωση ή την κάθαρση του.

Έτσι, το ενδοκυτταρικό διαμέρισμα και το εξωκυτταρικό διαμέρισμα έχουν την ίδια οσμωτικότητα (290 mOsm / L νερού), καθώς υπάρχει μια οσμωτική ισορροπία μεταξύ των διαμερισμάτων σώματος.

Πώς να προετοιμάσετε μια υπερτονική λύση?

Εάν η οσμωτικότητα του πλάσματος είναι 290 mOsm / L του Η₂Ή, μια υπερτονική λύση έχει μια οσμωτικότητα μεγαλύτερη από αυτή την τιμή. Ως εκ τούτου, έχετε έναν άπειρο αριθμό υπερτονικών λύσεων.

Παραδείγματα

Παράδειγμα 1

Εάν θέλετε να προετοιμάσετε ένα διάλυμα CaCl₂ με οσμωτικότητα 400 mOsm / L Η₂Ή: βρείτε το g / L του H₂Ή CaCl₂ απαιτείται.

Δεδομένα

- Μοριακό βάρος CaCl₂= 111 g / mol

- Οσμωτικότητα = γραμμικότητα ∙ v ∙ g

- ολότητα = οσμωτικότητα / v ∙ g

Σε αυτή την περίπτωση το CaCl₂ διαλύεται σε τρία σωματίδια, έτσι v = 3. Η τιμή του οσμωτικού συντελεστή θεωρείται ότι είναι 1, εάν δεν υπάρχουν πίνακες g για την ένωση.

(= 400 mOsm / L Η₂O / 3) ∙ 1

= 133,3 mmol / L Η₂Ο

= 0,133 mol / L Η₂Ο

g / L του Η₂Ο = mol / L Η₂O · g / mol (μοριακό βάρος)

= 0,133 mol / L Η₂O · 111 g / mol

= 14,76 g / L Η₂Ο

Για την παρασκευή ενός διαλύματος CaCl₂ με ωσμωτικότητα 400 mOsm / L Η₂Ο (υπερτονικό), ζυγίζει 14,76 g CaCl₂, και στη συνέχεια προσθέστε ένα λίτρο νερού.

Αυτή η διαδικασία μπορεί να ακολουθηθεί για την παρασκευή οποιουδήποτε υπερτονικού διαλύματος της επιθυμητής ωσμωτικότητας, υπό την προϋπόθεση ότι μία τιμή 1 θεωρείται για τον οσμωτικό συντελεστή "g".

Παράδειγμα 2

Παρασκευάστε διάλυμα γλυκόζης με οσμωτικότητα 350 mOsm / L Η₂Ο.

Δεδομένα

- Μοριακό βάρος γλυκόζης 180 g / mol

- v = 1

- g = 1

Η γλυκόζη δεν διασπάται επειδή έχει ομοιοπολικούς δεσμούς, έτσι v = 1. Καθώς η γλυκόζη δεν διαχωρίζεται σε ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια, δεν μπορεί να υπάρξει ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση, έτσι το g αξίζει 1.

Στη συνέχεια, για μη διαχωρίσιμες ενώσεις (όπως είναι η περίπτωση της γλυκόζης, της σακχαρόζης, της ουρίας, κλπ.), Η οσμωτικότητα είναι ίση με τη γραμμικότητα.

Διάλυμα γραμμικότητας = 350 mmol / L Η₂Ο

= 0,35 mol / L Η₂Ο.

g / L του Η₂O = γραμμικότητα ∙ μοριακό βάρος

= 0,35 mol / L Η₂O · 180 g / mol

= 63 g / L Η₂Ο

Αναφορές

1. Fernández Gil, L., Liévano, Ρ. Α. And Rivera Rojas, L. (2014). Προσδιορισμός της τονικότητας της λύσης All In One Light πολλαπλών χρήσεων. Επιστήμη & Τεχνολογία για την Οπτική Υγεία, 12 (2), 53-57.
2. Jimenez, J., Macarulla, J. Μ. (1984). Φυσιολογική Φυσικοχημεία. Επεξεργασία Interamericana. 6η έκδοση.
3. Ganong, W.F. (2004). Ιατρική Φυσιολογία Επεξεργασία. Το σύγχρονο εγχειρίδιο. 19η έκδοση
4. Wikipedia. (2018). Τονικότητα Ανακτήθηκε στις 10 Μαΐου 2018, από: en.wikipedia.org
5.  Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (2 Ιουνίου 2017). Οσμωτική πίεση και ηχοτονικότητα. Ανακτήθηκε στις 10 Μαΐου 2018, από: thoughtco.com