Charakterystyka rozwiązania hipertonicznego, jak go przygotować i przykłady



The roztwór hipertoniczny jest to takie, w którym ciśnienie osmotyczne jest wyższe w otoczeniu komórki. Aby zrównoważyć tę różnicę, woda płynie z wnętrza na zewnątrz, powodując jej kurczenie się. Na dolnym obrazie można zaobserwować stan krwinek czerwonych w stężeniach o różnym tonizmie.

W tych komórkach zaznaczono przepływ wody ze strzałkami, ale czym jest toniczność? A także, jakie jest ciśnienie osmotyczne? Istnieje kilka definicji toniczności rozwiązania. Na przykład można to określić jako osmolalność roztworu w porównaniu z osoczem.

Może również odnosić się do stężenia substancji rozpuszczonych rozpuszczonych w roztworze, oddzielonych od otoczenia membraną, która kieruje kierunkiem i stopniem dyfuzji wody przez to.

Podobnie, można to postrzegać jako zdolność roztworu zewnątrzkomórkowego do przemieszczania wody do komórki lub na jej zewnątrz.

Ostatnim pojęciem może być pomiar ciśnienia osmotycznego, które przeciwdziała przepływowi wody przez półprzepuszczalną membranę. Jednak najczęściej stosowaną definicją toniczności jest ta, która wskazuje ją jako osmolalność osocza, o wartości 290 mOsm / l wody.

Wartość osmolalności osocza uzyskuje się mierząc spadek punktu krioskopowego (właściwość koligatywna).

Indeks

  • 1 Właściwości koligatywne
  • 2 Obliczanie osmolarności i osmolalności
    • 2.1 Współczynnik osmotyczny
  • 3 Charakterystyka roztworu hipertonicznego
  • 4 Jak przygotować roztwór hipertoniczny?
  • 5 Przykłady
    • 5.1 Przykład 1
    • 5.2 Przykład 2
  • 6 referencji

Właściwości zbierania

Ciśnienie osmotyczne jest jedną z właściwości koligatywnych. Są to te, które zależą od liczby cząstek, a nie od ich natury, zarówno w roztworze, jak i w charakterze rozpuszczalnika.

Zatem dla tych właściwości nie ma znaczenia, czy cząstka jest atomem Na lub K, czy cząsteczką glukozy; ważna jest jego liczba.

Właściwości koligatywne to: ciśnienie osmotyczne, spadek temperatury krioskopowej lub zamarzania, spadek ciśnienia pary i wzrost temperatury wrzenia.

Aby analizować lub pracować z tymi właściwościami roztworów, należy użyć wyrażenia stężenia roztworów innych niż zwykle wyrażane.

Wyrażenia koncentracji, takie jak molarność, molalność i normalność, są identyfikowane z konkretną substancją rozpuszczoną. Na przykład mówi się, że roztwór ma 0,3 mol w NaCl lub 15 mEq / L Na+, itd..

Jednak przy wyrażaniu stężenia w osmolach / L lub w osmolach / L H2Lub nie ma identyfikacji substancji rozpuszczonej, ale liczbę cząstek w roztworze.

Obliczanie osmolarności i osmolalności

W przypadku osocza korzystnie stosuje się osmolalność wyrażoną w mOsm / l wody, mOsm / kg wody, osm / l wody lub osm / kg wody..

Powodem tego jest istnienie w osoczu białek, które zajmują ważny procent objętości plazmy - około 7% - powodu, dla którego reszta substancji rozpuszczonych rozpuszcza się w mniejszej objętości litra.

W przypadku roztworów substancji rozpuszczonych o niskiej masie cząsteczkowej objętość zajmowana przez te substancje jest stosunkowo niska, a osmolalność i osmolarność można obliczyć w ten sam sposób, bez popełniania większego błędu.

Osmolarność (roztwór mOsm / L) = molarność (mmol / L) ∙ v ∙ g

Osmolalność (mOsm / L H2O) = molalność (mmol / l H2O) ∙ v ∙ g

v = liczba cząstek, w których związek jest dysocjowany w roztworze, na przykład: NaCl dysocjuje na dwie cząstki: Na+ i Cl-, więc v = 2. 

CaCl2 w roztworze wodnym dysocjuje na trzy cząstki: Ca2+ i 2 Cl-, więc v = 3. FeCl3 w roztworze dysocjuje na cztery cząstki: Fe3+ i 3 Cl-.

Wiązania, które dysocjują, to wiązania jonowe. Następnie ze związków obecnych w ich strukturze tylko wiązania kowalencyjne nie ulegają dysocjacji, na przykład między innymi glukoza, sacharoza, mocznik. W tym przypadku v = 1.

Współczynnik osmotyczny

Współczynnik korygujący „g” jest tak zwanym współczynnikiem osmotycznym utworzonym w celu skorygowania oddziaływania elektrostatycznego między elektrycznie naładowanymi cząstkami w roztworze wodnym. Wartość „g” waha się od 0 do 1. Związki z wiązaniami niezdysocjowalnymi - to znaczy kowalencyjne - mają wartość „g” równą 1.

Elektrolity w silnie rozcieńczonych roztworach mają wartość „g” bliską 1. Przeciwnie, gdy stężenie roztworu elektrolitu wzrasta, wartość „g” maleje i mówi się, że zbliża się do zera..

Gdy stężenie związku elektrolitycznego wzrasta, liczba naładowanych elektrycznie cząstek w roztworze wzrasta w ten sam sposób, co zwiększa możliwość oddziaływania między naładowanymi dodatnio i ujemnie naładowanymi cząstkami..

W konsekwencji liczba rzeczywistych cząstek zmniejsza się w porównaniu z liczbą cząstek teoretycznych, więc występuje korekta wartości osmolalności lub osmolalności. Odbywa się to za pomocą współczynnika osmotycznego „g”.

Charakterystyka roztworu hipertonicznego

Osmolalność roztworu hipertonicznego jest większa niż 290 mOsm / l wody. Jeśli dojdzie do kontaktu z osoczem przez półprzepuszczalną błonę, woda będzie płynąć z osocza do roztworu hipertonicznego, aż osiągnięta zostanie równowaga osmotyczna między oboma roztworami.

W tym przypadku plazma ma wyższe stężenie cząstek wody niż roztwór hipertoniczny. W biernej dyfuzji cząstki mają tendencję do dyfuzji z miejsc, w których ich stężenie jest wyższe do miejsc, w których jest niższa. Z tego powodu woda płynie z plazmy do roztworu hipertonicznego.

Jeśli erytrocyty zostaną umieszczone w roztworze hipertonicznym, woda przepłynie z erytrocytów do roztworu zewnątrzkomórkowego, powodując jego kurczenie się lub krenację.

Zatem przedział wewnątrzkomórkowy i przedział zewnątrzkomórkowy mają taką samą osmolalność (290 mOsm / l wody), ponieważ istnieje równowaga osmotyczna między przedziałami ciała.

Jak przygotować rozwiązanie hipertoniczne?

Jeśli osmolalność osocza wynosi 290 mOsm / l H2Lub, rozwiązanie hipertoniczne ma osmolalność większą niż ta wartość. Dlatego masz nieskończoną liczbę rozwiązań hipertonicznych.

Przykłady

Przykład 1

Jeśli chcesz przygotować roztwór CaCl2 z osmolalnością 400 mOsm / l H2Lub: znajdź g / L H2Lub CaCl2 wymagane.

Dane

- Masa cząsteczkowa CaCl2= 111 g / mol

- Osmolalność = molalność ∙ v ∙ g

- molalność = osmolalność / v ∙ g

W tym przypadku CaCl2 rozpuszcza się w trzech cząstkach, więc v = 3. Przyjmuje się, że wartość współczynnika osmotycznego wynosi 1, jeśli nie ma tabel g dla związku.

molalność = (400 mOsm / l H2O / 3) ∙ 1

= 133,3 mmol / l H2O

= 0,133 mol / L H2O

g / l H2O = mol / L H2O ∙ g / mol (masa cząsteczkowa)

= 0,133 mol / L H2O ∙ 111 g / mol

= 14,76 g / l H2O

Aby przygotować roztwór CaCl2 osmolalności 400 mOsm / l H2O (hipertoniczny), waż 14,76 g CaCl2, a następnie dodaj litr wody.

Procedurę tę można zastosować do przygotowania dowolnego roztworu hipertonicznego o pożądanej osmolalności, pod warunkiem, że przyjęto wartość 1 dla współczynnika osmotycznego „g”.

Przykład 2

Przygotuj roztwór glukozy o osmolalności 350 mOsm / l H2O.

Dane

- Masa cząsteczkowa glukozy 180 g / mol

- v = 1

- g = 1

Glukoza nie ulega dysocjacji, ponieważ ma wiązania kowalencyjne, więc v = 1. Ponieważ glukoza nie ulega dysocjacji na cząstki naładowane elektrycznie, nie może wystąpić interakcja elektrostatyczna, więc g jest warte 1.

Następnie, dla związków niezwiązanych (takich jak glukoza, sacharoza, mocznik itp.) Osmolalność jest równa molalności.

Molalność roztworu = 350 mmol / l H2O

molalność = 0,35 mol / L H2O.

g / l H2O = molowa masa cząsteczkowa

= 0,35 mol / L H2O ∙ 180 g / mol

= 63 g / l H2O

Referencje

  1. Fernández Gil, L., Liévano, P. A. i Rivera Rojas, L. (2014). Określenie toniczności rozwiązania wielofunkcyjnego All In One Light. Science & Technology for Visual Health, 12 (2), 53-57.
  2. Jimenez, J., Macarulla, J. M. (1984). Fizykochemia fizjologiczna. Redakcja Interamericana. Szósta edycja.
  3. Ganong, W.F. (2004). Fizjologia medyczna Edytuj. Współczesny podręcznik. 19. edycja
  4. Wikipedia. (2018). Toniczność Pobrano 10 maja 2018 r. Z: en.wikipedia.org
  5.  Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (2 czerwca 2017). Ciśnienie osmotyczne i toniczność. Pobrano 10 maja 2018 r. Z: thoughtco.com