Osmotický tlak je

OSMOTICKÝ TLAK - tlak na roztok oddelený od čistého rozpúšťadla polopriepustnou membránou, keď sa osmóza zastaví, to znamená prechod molekúl rozpúšťadla do roztoku cez semipermeabilnú membránu, ktorá ich oddeluje, alebo prechod molekúl rozpúšťadla cez semipermeabilnú membránu z roztoku menej koncentrovaného na roztok, koncentrovanejšie. Semipermeabilné membrány sú prírodné alebo umelé filmy, ktoré sú priepustné len pre molekuly rozpúšťadla (napr. Vodu) a nie sú permeabilné pre molekuly rozpustenej látky. Osmóza a O. d) Zohrávajú veľkú úlohu pri udržiavaní koncentrácie látok rozpustených v telesných tekutinách na určitej fyziologicky potrebnej úrovni, a teda v distribúcii vody medzi tkanivami a bunkami. Pri štúdiu izolovaných buniek a tkanív je dôležité, aby bolo umelé kultivačné médium izotonické s prirodzeným prostredím. So zavedením rôznych druhov tekutín do tela sú najmenšie poruchy spôsobené roztokmi s O., rovnými O. tekutín tela.

Meranie O. (Osmometry) nájde široké uplatnenie pre definíciu móla. hmotnosti (hmotnosti) biologicky aktívnych vysokomolekulárnych látok, ako sú proteíny, sacharidy, nukleové kyseliny atď. Meranie veľkosti optického kyslíka sa musí vykonať pomocou nástrojov nazývaných osmometre (obr.). Počet molekúl vody kolidujúcich z vodnej strany s polopriepustnou membránou tvorenou ferosynergickou meďou je väčší ako počet molekúl vody kolidujúcich s touto membránou zo strany p-ra, pretože koncentrácia molekúl vody v p-re je nižšia ako v čistej vode. V dôsledku toho dochádza k osmóze a dochádza k nadmernému hydrostatickému tlaku na roztok, pri ktorom sa zvyšuje rýchlosť prechodu molekúl vody cez membránu do čistej vody. Ak nadmerný tlak na roztok dosiahne hodnotu rovnajúcu sa O. D. roztoku, potom sa počet molekúl vody prechádzajúcich cez membránu v oboch smeroch stane rovnaký, zastaví sa osmóza a medzi roztokom a rozpúšťadlom umiestneným na oboch stranách semipermeabilného roztoku. membrána, osmotická rovnováha. Osmotický tlak teda vzniká len v prípade, keď sú roztok a rozpúšťadlo od seba oddelené polopriepustnou membránou.

A. Izolované bunky alebo tkanivá sa najľahšie merajú plazmolýzou. Na tento účel sa študované predmety umiestnia do roztokov s rôznymi koncentráciami látky, v ktorých je bunková membrána nepreniknuteľná. Roztoky s O. d. Vyššie ako O. d. Obsah buniek (hypertonické roztoky) spôsobuje zvrásnenie buniek - plazmolýzu v dôsledku prenosu vody z bunky do rr. Roztoky s O. nižším ako O. Obsahom buniek (hypotonické roztoky) spôsobujú zvýšenie objemu buniek v dôsledku prechodu vody z roztoku do bunky. Roztoky s O., rovné obsahu buniek (izotonické roztoky) nespôsobujú zmenu objemu buniek. Ak poznáme koncentráciu takýchto p-ra, vypočítajte ju O. d. to isté bude hodnota O a obsah buniek. Dôležitým faktorom určujúcim prechod vody cez bunkovú membránu, najmä v počiatočnom štádiu procesu, môžu byť membránové potenciály, ktoré spôsobujú elektroosmotický pohyb vody cez takzvanú bunkovú stenu. abnormálna osmóza (pozri elektroosmóza). V takýchto prípadoch je meranie O. s použitím metódy plazmolýzy nepresné.

Definícia d-roztokov obsahujúcich nízkomolekulové látky, pre ktoré je ťažké pripraviť nepriepustnú membránu, O. sa vyrába nepriamymi metódami, zvyčajne meraním poklesu bodu tuhnutia roztoku (pozri Kryometria).

J. van't Hoff ukázal, že O. d. Zriedené roztoky neelektrolytov sú v súlade so zákonmi stanovenými pre tlak plynov (pozri) a môžu byť vypočítané pomocou rovnice podobnej rovnici Clapeyron - Mendeleev pre plyny:

kde π je osmotický tlak, v je objem roztoku v l, n je počet mólov neelektrolytu rozpustenej látky, T je teplota v absolútnej stupnici, R je konštanta, číselná hodnota je rovnaká ako pre plyny (R pre plyny rovné 82,05 x 10-3 l-atm / deg-mol).

Vyššie uvedená rovnica je matematickým vyjadrením Van't Hoffovho zákona: O. d. Zriedený p-ra je rovný tlaku, ktorý by produkoval solut, ktorý je v plynnom stave a zaberá objem rovný objemu p-ra pri rovnakej teplote. Zadanie molárnej koncentrácie v rovnici - с = n v, dostaneme π = c * RT.

O. D. roztok elektrolytu je väčší ako O. D. roztok neelektrolytu s rovnakou molárnou koncentráciou. To je vysvetlené disociáciou molekúl elektrolytov v p-re na ióny, v dôsledku čoho sa zvyšuje koncentrácia kineticky aktívnych častíc, hodnota O.d.

Číslo i, ktoré udáva, koľkokrát O. (de) roztoku elektrolytu je väčšie ako O. ((l) roztoku neelektrolytu rovnakej molárnej koncentrácie, sa nazýva Vannot Hoffov izotonický koeficient:

Číselná hodnota i závisí od povahy elektrolytu a jeho koncentrácie v p-re. Pre slabé elektrolyty sa môže hodnota i vypočítať podľa vzorca:

kde a je stupeň disociácie elektrolytu a N je počet iónov, do ktorých sa rozkladá jedna molekula elektrolytu. V prípade zriedených roztokov silných elektrolytov i sa môže použiť ekvivalentná hodnota N.

Z vyššie uvedeného vyplýva, že O. d. Z roztoku elektrolytu možno vypočítať pomocou rovnice:

kde c je molárna koncentrácia.

Ak p-re, okrem rozpustených látok s nízkou molekulovou hmotnosťou, obsahuje vysokomolekulárne látky (koloidy), potom O. d., Vďaka vysokomolekulovým látkam, sa nazýva na návrh H. Schade, onkotický alebo koloidno-osmotický tlak.

Všeobecná O. Ľudská krvná plazma je normálne rovná 7,6 atm, onkotický tlak, hlavne plazmatickými proteínmi, je len 0,03 - 0,04 atm. Onkotický tlak, napriek malej hodnote v porovnaní so všeobecným O. krvnej plazmy, zohráva veľkú úlohu v distribúcii vody medzi krvou a tkanivami tela.

Mnohé biopolyméry, napríklad proteíny, nukleové kyseliny atď., Ktoré sú polyelektrolyty, keď sú disociované v p-re, tvoria viacnásobne nabité ióny (polyióny) veľkého mol. hmotnosť (hmotnosť), pre ktorú je membrána osmometra nepreniknuteľná, a bežné ióny malých rozmerov prechádzajúcich semipermeabilnou membránou. Ak p-re naplnenie osmometra obsahuje polyelektrolyt, ióny s nízkou molekulovou hmotnosťou difundujúce cez membránu sú nerovnomerne rozložené na oboch stranách membrány (pozri membránová rovnováha). Prebytočný hydrostatický tlak pozorovaný v osmomometri bude πБ = πБ + π1 - π2, kde πБ - O. д, v dôsledku biopolyméru, a π1 a π2 - О. д. Nízkomolekulového elektrolytu nachádzajúceho sa v osmotickej bunke av externom p- zodpovedajúcim spôsobom. Pri meraní O. mostov biopolymérov je potrebné brať do úvahy možnosť nerovnomerného rozloženia elektrolytov s nízkou molekulovou hmotnosťou na oboch stranách membrány polopriepustného osmometra alebo vykonať merania s dostatočným prebytkom elektrolytu s nízkou molekulovou hmotnosťou, ktorý je špeciálne zavedený do bp biopolyméru. V tomto prípade je elektrolyt s nízkou molekulovou hmotnosťou distribuovaný takmer rovnomerne na obidvoch stranách semipermeabilnej membrány, s = π1 = π2 a πБ = πN.

osmoregulace

Kombinácia mechanizmov, ktoré zabezpečujú udržanie O. v telesných tekutinách na optimálnej úrovni metabolizmu, sa nazýva osmoregulácia. Získanie informácií z receptorových zón o zmene O. farbiva krvi, q. n. a. zahŕňa rad mechanizmov, ktoré vracajú systém do optimálneho stavu pre organizmus. K inklúzii dochádza dvoma spôsobmi: nervózne a humorálne. Odchýlka O. veľkosti od optimálnej úrovne je zachytená v organizme osmoreceptors (pozri), medzi to-rykh centrálne miesto zaberajú centrálne osmoreceptors umiestnené v supraoptichesky a paraventrikulárne jadrá hypotalamu (pozri).

Bunky supraoptického jadra hypotalamu sú schopné vylučovať antidiuretický hormón (ADH), pozdĺž axónov týchto buniek sa presúva k neurohypofýze, kde sa akumuluje a uvoľňuje do celkovej cirkulácie (viď vazopresín). ADH ovplyvňuje reabsorpciu vody v distálnom nefróne a môže spôsobiť zúženie cievneho lúmenu. Afferentné signály, ktoré regulujú sekréciu ADH, vstupujú do hypotalamu z objemových receptorov (volumoreceptorov) ľavej predsiene, z receptorov aortálneho oblúka, z osmoreceptorov vnútornej karotickej artérie, z barotických receptorov a karotických sínusových chemoreceptorov. Zvýšenie O. extracelulárnej tekutiny spôsobuje zvýšenie sekrécie ADH ako samotným osmotickým tlakom, tak znížením objemu extracelulárnej tekutiny počas dehydratácie tela. Prideľovanie ADH je teda ovplyvnené dvoma alarmovými systémami: alarmom z osmoreceptorov a alarmom z baroreceptorov a objemových receptorov. Hlavnou spojkou pri regulácii sekrécie ADH je však O. e. Z krvnej plazmy pôsobiacej na osmoreceptory hypotalamu.

Osobitná úloha pri udržiavaní fiziolu. Hodnoty d. Patria k iónom sodíka (pozri). Dehydratácia nastáva práve v súvislosti so zmenou obsahu iónov Na +. Pri dehydratácii v dôsledku zmien v obsahu iónov Na + sa objemovými receptormi zaznamenáva pokles objemu arteriálnej krvi a medzibunkovej tekutiny, impulzy z do-ryh pozdĺž nervových ciest dosahujú časti c. n. obec, ktorá reguluje uvoľňovanie jedného z mineralokortikoidných hormónov - aldosterónu (pozri), zvyšuje reabsorpciu sodíka. Centrálnu reguláciu sekrécie aldosterónu vykonáva hypotalamus produkujúci faktor uvoľňujúci adrenokortikotropín (faktor uvoľňujúci ACTH), ktorý reguluje vylučovanie adrenokortikotropného hormónu (ACTH) tvoreného prednou hypofýzou (pozri Adrenocorticotropic hormone). Existuje názor, že spolu s účinkom ACTH na sekréciu aldosterónu existuje špeciálne centrum na reguláciu sekrécie aldosterónu nachádzajúceho sa v strednom mozgu. Toto je miesto, kde aferentný impulz nastáva, keď objem medzibunkovej tekutiny klesá v dôsledku zmien v obsahu sodíkových iónov. Bunky centra na reguláciu sekrécie aldosterónu v strednom mozgu sú schopné neurosekrécie - výsledný hormón vstupuje do epifýzy, kde sa akumuluje a odtiaľ sa uvoľňuje do krvi. Tento hormón sa nazýva adrenoglomerotropina (AGTG).

Sekrécia ADH a aldosterónu môže byť tiež regulovaná angiotenzínom (pozri), zrejme jeho pôsobením na konkrétne receptory hypotalamických neurónov. Renín-angiotenzínový systém obličiek môže pôsobiť ako objemovo-receptorová zóna, ktorá reaguje na zmenu prietoku obličiek v krvi.

Močenie (pozri Diuréza), transkapilárna výmena tekutiny a iónov (pozri metabolizmus vody a soli), potenie (pozri), uvoľňovanie tekutiny cez pľúca (350–400 stratené pri vydychovanom vzduchu za deň tiež ovplyvňujú normalizáciu modifikovaného O. ml vody) a uvoľnenie tekutiny cez. (100-200 ml vody sa stráca s výkalmi).

Krv samotná má schopnosť normalizovať O. Môže vykonávať úlohu osmotického pufra vo všetkých možných posunoch smerom k osmotickej hypertenzii a hypotenzii. Zdá sa, že táto funkcia krvi je spojená najprv s redistribúciou iónov medzi plazmou a červenými krvinkami a po druhé so schopnosťou plazmatických proteínov viazať alebo uvoľňovať ióny.

Pri redukcii vodných zdrojov organizmu alebo pri narušení normálneho pomeru medzi vodou a minerálnymi soľami (hl. Obr. Chlorid sodný) je žízeň (pozri), spokojnosť s rezom pomáha podporovať fiziol.

rovnováha vody a rovnováha elektrolytov v tele (pozri homeostáza).

Bibliografia: NV Bladergren Fyzikálna chémia v medicíne a biológii, trans. s ním. 102 a kol., M., 1951; RG Wagner Definícia osmotického tlaku v knihe Fizich. metódy organickej chémie, ed. A. Weisberger, trans. z angličtiny, t. 1, s. 270, M., 1950, bibliogr. Ginetsinsky A. G. Fyziologické mechanizmy rovnováhy vody a soli, M. - JI., 1963; Gubanov N. I. a Utepbergenov A. A. Lekárska biofyzika, str. 149, M., 1978; H a-t približne h a N. Yu V. V. Funkcia regulácie iónov obličkami, D., 1976; S tp a e-va X. K. Extrarenálne mechanizmy osmoregulácie, Alma-Ata, 1971, bibliogr; Williams V. a Williams X. Fyzikálna chémia pre biológov, trans. z angličtiny, s. 146, M., 1976; Fyziológia obličiek, ed. Yu V. Natochina, JI., 1972; Andersson B. Regulácia príjmu vody, Physiol. Rev., v. 58, str. 582, 1978, bibliogr.

V.P. Mishin; S. A. Osipovsky (Phys.).

Lekárska encyklopédia - osmotický tlak

Súvisiace slovníky

Osmotický tlak

Osmotický tlak - tlak na roztok oddelený od čistého rozpúšťadla membránou priepustnou len pre molekuly rozpúšťadla (polopriepustná membrána), pri ktorej sa osmóza zastaví. Osmóza označuje spontánnu penetráciu (difúziu) molekúl rozpúšťadla cez semipermeabilnú membránu do roztoku alebo z roztoku s nižšou koncentráciou do roztoku s vyššou koncentráciou.

Osmotický tlak sa meria pomocou osmometrov. Schéma najjednoduchšieho osmometra je znázornená na obrázku.

Obvod merača: 1 - voda; 2 - celofánové vrecko (polopriepustné); 3 - roztok; 4 - sklenená trubica; h - výška kvapalinového stĺpca (miera osmotického tlaku).

Ako semipermeabilné membrány sa používajú fólie z celofánu, kolódia atď.

Osmotický tlak zriedených roztokov neelektrolytov pri konštantnej teplote je úmerný molárnej koncentrácii roztoku a pri konštantnej koncentrácii na absolútnu teplotu. Roztoky s rovnakým osmotickým tlakom sa nazývajú izotonické. Roztok s vysokým osmotickým tlakom sa nazýva hypertonický a pri menšom sa nazýva hypotonický.

Osmóza a osmotický tlak zohrávajú významnú úlohu pri výmene vody medzi bunkami a ich prostredím. Osmotický tlak krvi človeka je normálne v priemere 7,7 atm a je určený celkovou koncentráciou všetkých látok rozpustených v plazme. Časť osmotického tlaku krvi, určená koncentráciou plazmatických proteínov a rovnaká v norme 0,03 - 0,04 atm, sa nazýva onkotický tlak. Onkotický tlak hrá významnú úlohu v distribúcii vody medzi krvou a lymfou.

Pozri tiež Dialyzačné, izotonické riešenia. Elektrolyty.

Osmotický tlak je vonkajší tlak na roztok, oddelený od čistého rozpúšťadla polopriepustnou membránou, pri ktorej sa osmóza zastaví. Osmóza označuje jednostrannú difúziu rozpúšťadla do roztoku cez semipermeabilnú membránu, ktorá ich oddeľuje (pergamen, mechúr zvierat, filmy kolódia, celofán). Takéto membrány sú priepustné pre rozpúšťadlá, ale neumožňujú prejsť cez rozpustené látky. Osmóza sa tiež pozoruje, keď semipermeabilná membrána oddeľuje dva roztoky s rôznymi koncentráciami, zatiaľ čo rozpúšťadlo sa pohybuje cez membránu z menej koncentrovaného roztoku do koncentrovanejšieho roztoku. Veľkosť osmotického tlaku roztoku je určená koncentráciou kineticky aktívnych častíc (molekúl, iónov, koloidných častíc) v ňom.

Meranie by sa malo vykonávať pomocou nástrojov nazývaných osmometre. Schéma najjednoduchšieho osmometra je znázornená na obr. Nádoba 1 naplnená testovacím roztokom, ktorého dno je polopriepustná membrána, sa ponorí do nádoby 2 čistým rozpúšťadlom. V dôsledku osmózy prejde rozpúšťadlo do nádoby 1, až kým nadmerný hydrostatický tlak, meraný stĺpcom kvapaliny s výškou h, nedosiahne hodnotu, pričom osmóza sa zastaví. V tomto prípade je medzi roztokom a rozpúšťadlom vytvorená osmotická rovnováha, ktorá je charakterizovaná rovnosťou rýchlosti priechodu molekúl rozpúšťadla cez semipermeabilnú membránu do roztoku a molekuly roztoku do rozpúšťadla. Nadbytok hydrostatického tlaku kvapalinového stĺpca s výškou h je mierou O. roztoku. Roztoky sa často vyrábajú nepriamym spôsobom, napríklad meraním zníženia teploty tuhnutia roztokov (pozri kryometria). Táto metóda je široko používaná na stanovenie prietoku krvi, krvnej plazmy, lymfy, moču.

Osmotický tlak izolovaných buniek sa meria plazmolýzou. Na tento účel sa skúmané bunky umiestnia do roztokov s rôznymi koncentráciami akejkoľvek rozpustenej látky, pre ktorú je bunková stena nepreniknuteľná. Roztoky s O. d. Väčší ako O. d. Obsah buniek (hypertonické roztoky) spôsobuje vrásky buniek (plazmolýza) v dôsledku uvoľňovania vody z bunky, roztokov

s O. nižším ako O. obsahu buniek (hypotonické roztoky), spôsobujú opuch buniek v dôsledku prechodu vody z roztokov do bunky. Roztok s O., rovný O. obsahu buniek - izotonický (pozri izotonické roztoky), nerobí zmenu objemu bunky. Znalosť koncentrácie takéhoto roztoku, O. obsahu buniek, sa vypočíta pomocou rovnice (1).

Zriedené roztoky neelektrolytov sa riadia zákonmi stanovenými pre tlak plynu a môžu sa vypočítať pomocou van't Hoffovej rovnice:

kde n je osmotický tlak, s je koncentrácia roztoku (v móloch na 1 l roztoku), T je teplota v absolútnom meradle, R je konštantná (0,08205 l. atm / deg · mol).

Roztok elektrolytu je väčší ako O. d) Neelektrolytový roztok rovnakej molárnej koncentrácie. Je to spôsobené disociáciou molekúl rozpusteného elektrolytu na ióny, v dôsledku čoho sa zvyšuje koncentrácia kineticky aktívnych častíc v roztoku. O. d) Pre roztoky zriedených elektrolytov sa vypočíta z rovnice:

kde i je izotonický koeficient, ktorý ukazuje, koľkokrát O. roztoku elektrolytu je väčší ako O neelektrolytového roztoku rovnakej molárnej koncentrácie.

Všeobecne O. ľudskej krvi sa normálne rovná 7 - 8 atm. Časť O krvi spôsobená vysokomolekulovými látkami v nej obsiahnutými (hlavne plazmatické proteíny) sa nazýva onkotický alebo koloidno-osmotický tlak krvi, ktorý sa normálne rovná 0,03-0,04 atm. Napriek svojej malej hodnote hrá onkotický tlak dôležitú úlohu pri regulácii výmeny vody medzi obehovým systémom a tkanivami. Meranie O. by malo byť široko používané na stanovenie molekulovej hmotnosti biologicky dôležitých vysokomolekulárnych látok, ako sú proteíny. Osmóza a osmotický tlak hrajú dôležitú úlohu v procesoch osmoregulácie, t.j. udržiavanie osmotickej koncentrácie rozpustených látok v telesných tekutinách na určitej úrovni. Zavedením rôznych druhov tekutín do krvi a do extracelulárneho priestoru, izotonické roztoky, t.j. roztoky, ktorých O. sú rovné O. telesnej tekutiny, spôsobujú najmenšie poruchy v tele. Pozri tiež Priepustnosť.

Osmotický tlak u ľudí

Osmotický krvný tlak je tlak, ktorý podporuje prienik vodného rozpúšťadla cez semipermeabilnú membránu smerom ku koncentrovanejšiemu zloženiu.

V dôsledku toho dochádza v ľudskom tele k výmene vody medzi tkanivami a krvou. Môže sa merať pomocou osmometra alebo kryoskopicky.

Čo určuje osmotickú hodnotu

Tento indikátor je ovplyvnený počtom elektrolytov a neelektrolytov rozpustených v krvnej plazme. Najmenej 60% je ionizovaný chlorid sodný. Roztoky, ktorých osmotický tlak približuje plazmatický tlak, sa nazývajú izotonické.

Ak sa táto hodnota zníži, potom sa táto kompozícia nazýva hypotonická av prípade jej prebytku hypertonická.

Pri zmene normálnej hladiny roztoku v tkanivách buniek sú poškodené. Normalizovať stav tekutiny môže byť zavedený zvonku a kompozícia bude závisieť od povahy ochorenia:

• Hypertonický roztok podporuje odstraňovanie vody do ciev.
• Ak je tlak normálny, potom sa lieky zriedia izotonickým roztokom, zvyčajne chloridom sodným.
• Hypotonický koncentrovaný roztok môže viesť k prasknutiu buniek. Voda, ktorá preniká do krvných buniek, ju rýchlo naplní. Ale so správnym dávkovaním pomáha čistiť rany z hnisu, redukovať alergický edém.

Obličky a potné žľazy zabezpečujú, že sa tento indikátor nemení. Vytvárajú ochrannú bariéru, ktorá zabraňuje vplyvu metabolických produktov na organizmus.

Preto osmotický tlak u ľudí má takmer vždy konštantnú hodnotu, ostrý skok môže nastať až po intenzívnej fyzickej námahe. Ale samotný organizmus toto číslo stále rýchlo normalizuje.

Ako potraviny ovplyvňujú

Správna výživa - záruka zdravia celého ľudského tela. Zmena tlaku nastáva v prípade:

• Konzumácia veľkého množstva soli. To vedie k ukladaniu sodíka, pretože steny ciev sa stávajú hustými, resp. Znižujú klírens. V tomto stave, telo nemôže vyrovnať s odstránením tekutiny, čo vedie k zvýšeniu krvného obehu a vysoký krvný tlak, vzhľad edému.
• Nedostatočný príjem tekutín. Keď telo nemá dostatok vody, je narušená rovnováha vody, krv sa zahusťuje, pretože množstvo rozpúšťadla, to znamená voda, klesá. Človek cíti silný smäd, ktorý ho uhasil, začína proces obnovenia práce mechanizmu.
• Použitie nezdravého jedla alebo porušenie vnútorných orgánov (pečeň a obličky).

Ako sa meria a čo hovoria ukazovatele

Veľkosť osmotického tlaku krvnej plazmy sa meria, keď zamrzne. Táto hodnota je v priemere 7,5 - 8,0 atm. So zvýšením teploty zmrazovacieho roztoku bude vyššia.

Časť osmotickej veľkosti vytvára onkotický tlak, je tvorený plazmatickými proteínmi. Zodpovedá za reguláciu výmeny vody. Onkotický tlak krvi je normálne 26-30 mm Hg. Art. Ak sa indikátor zmení v menšom smere, potom sa objaví opuch, pretože telo sa dobre nedokáže vyrovnať s vylučovaním tekutiny a akumuluje sa v tkanivách.

Môže sa to vyskytnúť pri ochorení obličiek, dlhodobom hladovaní, keď zloženie krvi obsahuje málo bielkovín alebo problémy s pečeňou, v takom prípade je albumín zodpovedný za zlyhanie.

Účinok na ľudské telo

Osmóza a osmotický tlak sú nepochybne hlavnými faktormi ovplyvňujúcimi elasticitu tkanív a schopnosť tela zachovať tvar buniek a vnútorných orgánov. Poskytujú tkanivové živiny.

Aby ste pochopili, čo to je, musíte umiestniť červené krvinky do destilovanej vody. Postupom času sa celá bunka naplní vodou, membrána erytrocytov sa zrúti. Tento proces sa nazýva hemolýza.

Ak sa bunka ponorí do koncentrovaného fyziologického roztoku, stráca svoj tvar a pružnosť, bude sa pokrčiť. Plazmolýza vedie k strate červených krviniek. V izotonickom roztoku zostanú pôvodné vlastnosti.

Osmotický tlak zabezpečuje normálny pohyb vody v tele.

Osmotický tlak

Osmotický tlak (označený π) - nadmerný hydrostatický tlak na roztok, oddelený od čistého rozpúšťadla polopriepustnou membránou, pri ktorej sa zastaví difúzia rozpúšťadla cez membránu. Tento tlak má tendenciu vyrovnávať koncentrácie oboch roztokov v dôsledku protichodnej difúzie molekúl rozpustených látok a rozpúšťadiel.

Meranie gradientu osmotického tlaku, to znamená rozdiel vo vodnom potenciáli dvoch roztokov oddelených polopriepustnou membránou, sa nazýva tonicita. Roztok, ktorý má vyšší osmotický tlak v porovnaní s iným roztokom, sa nazýva hypertonický a má nižší hypotonický tlak.

Osmotický tlak môže byť veľmi významný. Na strome, napríklad pod vplyvom osmotického tlaku, rastie rastlinná miazga (voda s minerálnymi látkami rozpustenými v nej) pozdĺž xylému od koreňov až po vrchol. Samotné kapilárne javy nie sú schopné vytvoriť dostatočnú zdvíhaciu silu - napr. Sekvoje musia dodávať riešenie do výšky až 100 metrov. Zároveň v strome nie je pohyb koncentrovaného roztoku, ktorým je zeleninová šťava, ničím obmedzený.

Ak je takýto roztok v uzavretom priestore, napríklad v krvných bunkách, potom môže osmotický tlak viesť k prasknutiu bunkovej membrány. Z tohto dôvodu sa lieky určené na injekciu do krvi rozpustia v izotonickom roztoku obsahujúcom toľko chloridu sodného (chlorid sodný), aký je potrebný na vyváženie osmotického tlaku vytvoreného bunkovou tekutinou. Ak by boli injikované lieky vyrobené na vode alebo vo veľmi zriedenom (hypotonickom vzhľadom na cytoplazmatický) roztok, osmotický tlak, ktorý núti vodu prenikať do krvných buniek, by mohol viesť k ich prasknutiu. Ale ak sa do krvi vstrekne príliš veľa roztoku chloridu sodného (3-5-10%, hypertonické roztoky), voda z buniek vyjde a zmršťuje sa. V prípade rastlinných buniek dochádza k oddeleniu protoplastov od bunkovej steny, ktorá sa nazýva plazmolýza. Opačným procesom, ktorý nastáva, keď sa zmenšené bunky umiestnia do zriedenejšieho roztoku, je deplasmolýza, v danom poradí.

Veľkosť osmotického tlaku vytvoreného roztokom závisí od množstva a nie od chemickej povahy látok v ňom rozpustených (alebo iónov, ak sa molekuly látky disociujú), preto osmotický tlak je kolegiálna vlastnosť roztoku. Čím vyššia je koncentrácia látky v roztoku, tým väčší je osmotický tlak, ktorý vytvára. Toto pravidlo, nazývané zákon osmotického tlaku, je vyjadrené jednoduchým vzorcom, veľmi podobným určitému zákonu ideálneho plynu:

kde i je izotonický pomer roztoku; C je molárna koncentrácia roztoku vyjadrená ako kombinácia bázických jednotiek SI, to znamená v mol / m3, a nie v obvyklom mol / l; R je univerzálna plynová konštanta; T je termodynamická teplota roztoku.

Tiež ukazuje podobnosť vlastností častíc rozpustenej látky vo viskóznom rozpúšťadlovom médiu s časticami ideálneho plynu vo vzduchu. Platnosť tohto hľadiska je potvrdená experimentmi J. B. Perrina (1906): distribúcia častíc emulzie živice gummigutovej živice vo vodnom stĺpci sa všeobecne dodržiavala podľa Boltzmannovho zákona.

Osmotický tlak, ktorý závisí od obsahu proteínov v roztoku, sa nazýva onkotický (0,03 - 0,04 atm.). Pri dlhodobom hladovaní, ochorení obličiek sa znižuje koncentrácia proteínov v krvi, znižuje sa onkotický tlak v krvi a vyskytujú sa onotické edémy: voda prechádza z ciev do tkanív, kde π_PMC viac. Keď hnisavé procesy π_PMC v ohnisku zápalu sa zvyšuje o 2-3 krát, pretože počet častíc sa zvyšuje v dôsledku deštrukcie proteínov. V tele by mal byť osmotický tlak konštantný (≈ 7,7 atm.). Preto izotonické roztoky (roztoky, ktorých osmotický tlak je π_PLASMA ≈ 7,7 atm. (0,9% NaCl - fyziologický roztok, 5% roztok glukózy). Hypertonické riešenia, pre ktoré je π väčšie ako π_PLASMA, používa sa v medicíne na čistenie rán z hnisu (10% NaCl), na odstránenie alergického edému (10% CaCl₂, 20% glukózy), ako preháňadlá (Na₂SO₄∙ 10H₂O, MgS04₄∙ 7H₂O).

Na výpočet molekulovej hmotnosti danej látky (so známymi dodatočnými údajmi) sa môže použiť zákon osmotického tlaku.

5.4. Osmóza. Osmotický tlak

Všetky riešenia sú difúzne. Difúzia je rovnomerná distribúcia látky cez celý objem roztoku, ktorý prúdi vo všetkých smeroch. Jeho hnacou silou je aspirácia systému na maximum entropie. Môžete vytvoriť podmienku, v ktorej sa difúzia uskutočňuje len v jednom smere. Na tento účel sú roztok a rozpúšťadlo oddelené polopriepustnou membránou, cez ktorú môžu prejsť len malé molekuly (ióny).

Osmóza je jednostranná difúzia rozpúšťadla cez polopriepustnú membránu z rozpúšťadla do roztoku alebo zo zriedeného roztoku - do koncentrovanejšieho. Hnacou silou osmózy je túžba vyrovnať koncentráciu rozpustenej látky na oboch stranách membrány. Proces prebieha spontánne a je sprevádzaný zvýšením entropie. Limitom jeho výskytu je stav rovnováhy.

Tlak, ktorý rozpúštadlo vyvoláva na membráne, sa nazýva osmotický tlak (str_OSM). Osmotický tlak je opísaný van't Hoffovou rovnicou:

a) pre neelektrolyty: s_OSM = C_m· R · T

kde R je univerzálna plynová konštanta rovná 8,13 j / mol · K,

T - absolútna teplota, K.

C_M - molárna koncentrácia roztoku, mol / l

i je izotonický koeficient (Van't Hoffov koeficient) charakterizujúci disociáciu elektrolytu na ióny

Bunkové membrány zvierat a rastlinných organizmov sú priepustné pre vodu a malé ióny. Voda cez ne vytvára osmotický tlak. Normálny plazmatický tlak je 740 - 780 kPa (37 ° C). Osmotický tlak plazmy a iných biologických tekutín je spôsobený najmä prítomnosťou elektrolytov. V menšej miere sa tlak vytvára koloidnými proteínovými časticami, ktoré neprechádzajú membránou. Osmotický tlak vytvorený proteínmi sa nazýva onkotický. Je to len 3 - 4 kPa. Osmotická homeostáza v dôsledku činnosti obličiek, pľúc, kože. Prenos látky proti koncentračnému gradientu sa nazýva osmotický.

Osmóza je základom mnohých fyziologických procesov: asimilácie potravín, vylučovania odpadových produktov, aktívneho transportu vody.

V lekárskej praxi sa používajú roztoky, ktoré sú izoosmotické s krvou (fyziologické roztoky). Napríklad NaCl (0,9%), glukóza (4,5%). Zavedenie fyziologických roztokov do krvi, mozgovomiechového moku a iných biologických tekutín osoby nespôsobuje osmotický konflikt (obrázok 8).

So zavedením hypotonického roztoku (str_OSM 780 kPa).

Obrázok 8 - Bunka v roztoku (a) izotonická, (b) hypotonická, (c) hypertonická

Využitie hypertonických roztokov v medicíne

(a) 10% roztok NaCl sa používa na liečbu hnisavých rán;

(b) 25% roztok MgS04₄ používa sa ako antihypertenzívum;

(c) na liečbu glaukómu sa používajú rôzne hypertonické roztoky.

Dôležitou vlastnosťou roztokov používaných na intravenóznu injekciu je ich osmolarita a osmolalita. Charakterizujú obsah častíc, ktoré nemôžu difundovať cez bunkovú membránu.

Osmotický krvný tlak: čo sa meria a aké faktory ovplyvňujú odchýlky od normy

Osmotický tlak krvi (ODC) je úroveň sily, ktorá cirkuluje rozpúšťadlo (pre naše telo je to voda) cez membránu erytrocytov.

Udržiavanie hladiny nastáva na základe pohybu z roztokov, ktoré sú menej koncentrované v tých, kde je koncentrácia vody väčšia.

Táto interakcia je výmena vody medzi krvou a tkanivami ľudského tela. Ióny, glukóza, proteíny a ďalšie užitočné prvky koncentrované v krvi.

Normálny osmotický tlak je 7,6 atm., Alebo 300 mOsmol, čo sa rovná 760 mm Hg.

Osmol je koncentrácia jedného mólu neelektrolytu rozpusteného na liter vody. Osmotická koncentrácia v krvi sa stanovuje presne ich meraním.

Čo je JDC?

Prostredie buniek s membránou je obsiahnuté v tkanivách aj v krvných prvkoch, voda cez ňu ľahko prechádza a prakticky nepreniká rozpustenými látkami. Preto môže odchýlka osmotického tlaku viesť k zvýšeniu počtu červených krviniek a strate vody a deformácii.

Pre erytrocyty a väčšinu tkanív je zvýšenie príjmu soli v tele, ktoré sa hromadia na stenách ciev a zúžených ciev, škodlivé.

Tento tlak je vždy približne na rovnakej úrovni a je regulovaný receptormi lokalizovanými v hypotalame, krvných cievach a tkanivách.

Ich bežný názov je osmoreceptors, sú to tí, ktorí udržujú ODC na správnej úrovni.

Jedným z najstabilnejších parametrov krvi je osmotická koncentrácia plazmy, ktorá udržuje normálny osmotický krvný tlak, s pomocou hormónov a telesných signálov - pocit smädu.

Čo sú normálne UDC?

Normálne indikátory osmotického tlaku sú indikátory kryoskopie, ktoré nepresahujú 7,6 atm. Analýza určuje bod, v ktorom krv zamrzne. Normálne indikátory mraziaceho roztoku pre osobu sú 0,56 - 0,58 stupňov Celzia, čo zodpovedá 760 mm Hg.

Samostatný typ APC je tvorený plazmatickými proteínmi. Osmotický tlak plazmatických proteínov sa tiež nazýva onkotický tlak. Tento tlak je niekoľkokrát nižší ako tlak, ktorý sa vytvára v plazme soľami, pretože proteíny majú vysoké hladiny molekulovej hmotnosti.

Vo vzťahu k iným osmotickým prvkom je ich prítomnosť nevýznamná, aj keď sú obsiahnuté v krvi v množnom množstve.

Ovplyvňuje celkový výkon JDC, ale v malom pomere (jedno celé dvesto dvadsiate) k celkovému výkonu.

To je ekvivalentné 0,04 atm, alebo 30 mm Hg. Pre indikátory osmotického krvného tlaku sú ich kvantitatívny faktor a pohyblivosť významné skôr než hmotnosť rozpustených častíc.

Opísaný tlak pôsobí proti silnému pohybu rozpúšťadla z krvi do tkanív a ovplyvňuje prenos vody z tkanív do ciev. To je dôvod, prečo postupuje tkanivový edém, čo je dôsledok zníženia koncentrácie proteínu v plazme.

Neelektrolyt obsahuje nižšiu osmotickú koncentráciu ako elektrolyt. Je to poznamenané, pretože. To, že molekuly elektrolytu rozpúšťajú ióny, čo vedie k zvýšeniu koncentrácie aktívnych častíc, ktoré charakterizujú osmotickú koncentráciu.

Čo ovplyvňuje odchýlky osmotického tlaku?

Reflexné zmeny v aktivite vylučovacích orgánov vedú k podráždeniu osmoreceptorov. Keď sú zapálené, vylučujú z tela prebytočné množstvo vody a solí, ktoré vstúpili do krvi.

Dôležitú úlohu tu zohráva koža, ktorej tkanivá sa živia prebytočnou vodou z krvi alebo ju vracajú do krvi, pričom sa zvyšuje osmotický tlak.

Výkon normálnej ODC je ovplyvnený kvantitatívnou saturáciou krvi elektrolytmi a neelektrolytmi, ktoré sú rozpustené v krvnej plazme.

Najmenej šesťdesiat percent je ionizovaný chlorid draselný. Izotonické roztoky sú roztoky, v ktorých je hladina APC blízko plazmy.

S rastom ukazovateľov tejto veľkosti sa kompozícia nazýva hypertonická av prípade poklesu hypotonická.

Ak je normálny osmotický tlak abnormálny, spúšťa sa poškodenie buniek. Aby sa vrátili indikátory osmotického tlaku v krvi, môžu injekčne aplikovať roztoky, ktoré sú vybrané v závislosti od ochorenia a vyvolávajú odchýlky AEC od normy.

Medzi nimi sú:

• Hypotonický koncentrovaný roztok. Pri aplikácii v správnej dávke čistí rany z hnisu a pomáha znižovať veľkosť alergického opuchu. Pri nesprávnych dávkach však dochádza k rýchlemu naplneniu buniek roztokom, čo vedie k ich rýchlemu zlomu;
• Hypertonické riešenie. Zavedením tohto roztoku do krvi prispievajú k zlepšenej eliminácii vodných buniek v cievnom systéme;
• Riedenie liečiv v izotonickom roztoku. Prípravky sa v tomto roztoku miešajú s normálnymi hodnotami ODC. Najbežnejšie miešaným produktom je chlorid sodný.

Denné udržiavanie normálnych hladín UEC sa monitoruje potnými žľazami a obličkami. Nedovoľujú účinky produktov, ktoré zostávajú po metabolizme na tele, vytvorením ochranných membrán.

Preto osmotický tlak krvi takmer vždy kolíše na rovnakej úrovni. Prudký nárast jeho výkonu je možný pri aktívnej fyzickej aktivite. Ale v tomto prípade samotný orgán rýchlo stabilizuje ukazovatele.

Interakcia červených krviniek s roztokmi v závislosti od ich osmotického tlaku.

Čo sa stane s odchýlkami?

Pri zvýšení osmotického tlaku krvi sa vodné bunky pohybujú z erytrocytov do plazmy, v dôsledku čoho sa bunky deformujú a strácajú svoju funkčnosť. S poklesom koncentrácie osmolu dochádza k zvýšeniu saturácie bunky vodou, čo vedie k zvýšeniu jej veľkosti a deformácii membrány, ktorá sa nazýva hemolýza.

Hemolýza sa vyznačuje tým, že keď sa deformuje väčšina krvných buniek - červených krviniek, nazývaných aj červené krvinky, potom hemoglobínový proteín vstupuje do plazmy, potom sa stáva transparentným.

Hemolýza je rozdelená do nasledujúcich typov:

Osmotický a onkotický krvný tlak

Osmotický a onkotický tlak krvnej plazmy

Medzi rôznymi indikátormi vnútorného prostredia tela osmotický a onkotický tlak zaujímajú jedno z hlavných miest. Sú to tuhé homeostatické konštanty vnútorného prostredia a ich odchýlka (nárast alebo pokles) je nebezpečná pre životne dôležitú aktivitu organizmu.

Osmotický tlak

Osmotický tlak krvi je tlak, ktorý sa vyskytuje na rozhraní roztokov solí alebo iných nízkomolekulových zlúčenín rôznych koncentrácií.

Jeho hodnota je spôsobená koncentráciou osmoticky aktívnych látok (elektrolytov, neelektrolytov, proteínov) rozpustených v krvnej plazme a reguluje transport vody z extracelulárnej tekutiny do buniek a naopak. Osmotický tlak krvnej plazmy je normálne 290 ± 10 mosmol / kg (v priemere sa rovná 7,3 atm, alebo 5 600 mm Hg alebo 745 kPa). Približne 80% osmotického tlaku krvnej plazmy je spôsobené chloridom sodným, ktorý je úplne ionizovaný. Roztoky, ktorých osmotický tlak je rovnaký ako krvná plazma, sa nazývajú izotonické alebo izo-kozmické. Patrí medzi ne 0,85-0,90% roztok chloridu sodného a 5,5% roztok glukózy. Roztoky s nižším osmotickým tlakom ako v krvnej plazme sa nazývajú hypotonické a pri vyššom tlaku sa nazývajú hypertonické.

Osmotický tlak krvi, lymfy, tkaniva a intracelulárnych tekutín je približne rovnaký a má dostatočnú stálosť. Je potrebné zabezpečiť normálne fungovanie buniek.

Onkotický tlak

Onkotický krvný tlak - je súčasťou osmotického tlaku krvi vytvoreného plazmatickými proteínmi.

Veľkosť onkotického tlaku sa pohybuje od 25 do 30 mm Hg. (3,33 - 3,99 kPa) a 80% je určené albumínom kvôli ich malej veľkosti a najvyššiemu obsahu v krvnej plazme. Onkotický tlak hrá dôležitú úlohu pri regulácii výmeny vody v tele, a to pri zadržiavaní v krvnom riečišti. Onkotický tlak ovplyvňuje tvorbu tkanivovej tekutiny, lymfy, moču, absorpcie vody z čreva. Keď sa znižuje onkotický tlak v plazme (napríklad pri ochoreniach pečene, pri zníženej produkcii albumínu alebo pri ochorení obličiek, keď sa zvyšuje vylučovanie bielkovín v moči), objavujú sa edémy, pretože voda je zle zadržaná v cievach a ide do tkanív.

Čo je to Osmotický tlak

Význam slova osmotický tlak v slovníku lekárskych termínov:

Osmotický tlak - nadmerný hydrostatický tlak na roztok oddelený od čistého rozpúšťadla polopriepustnou membránou, pri ktorej sa zastaví difúzia rozpúšťadla cez membránu. Úroveň O. v bunkách a vnútorné prostredie organizmu hrá dôležitú úlohu v procesoch jeho životne dôležitej aktivity.

Význam slova osmotický tlak v slovníku Brockhaus a Efron:

Osmotický tlak - pozri Osmóza.

Definícia "osmotického tlaku" podľa TSB:

Osmotický tlak je difúzny tlak, termodynamický parameter charakterizujúci tendenciu roztoku znižovať koncentráciu, keď je v kontakte s čistým rozpúšťadlom v dôsledku protichodnej difúzie molekúl rozpustenej látky a rozpúšťadla. Ak sa roztok oddelí od čistého rozpúšťadla polopriepustnou membránou, potom je možná len jednostranná difúzia - osmotická absorpcia rozpúšťadla cez membránu do roztoku. V tomto prípade O. d. Stane sa dostupným pre priame meranie hodnotou rovnajúcou sa nadmernému tlaku aplikovanému z roztoku pri osmotickej rovnováhe (pozri Osmóza). O. je spôsobené znížením chemického potenciálu rozpúšťadla v prítomnosti rozpustenej látky. Tendencia systému vyrovnať chemické potenciály vo všetkých častiach svojho objemu a ísť do stavu s nižšou úrovňou voľnej energie spôsobuje osmotický (difúzny) prenos hmoty. O. V ideálnych a extrémne zriedených roztokoch nezávisí od povahy rozpúšťadla a rozpustených látok. pri konštantnej teplote sa určuje iba číslom
"Kinetické prvky" - ióny, molekuly, asociáty alebo koloidné častice - na jednotku objemu roztoku. Prvé merania O. uskutočnil V. Pfeffer (1877), pričom sa skúmali vodné roztoky trstinového cukru. Jeho údaje umožnili J. H. van't Hoffovi stanoviť (1887) O. závislosť od koncentrácie rozpustenej látky, ktorá sa zhoduje s Boyle-Mariottovým zákonom pre ideálne plyny. Ukázalo sa, že O. d. (P) je numericky rovný tlaku, ktorý by solut mal, ak by bol v stave ideálneho plynu pri danej teplote a zaberal objem rovný objemu roztoku. U veľmi zriedených roztokov nedisociujúcich látok je vzor, ​​ktorý bol nájdený s dostatočnou presnosťou, opísaný rovnicou:
piV = nRT, kde n je počet mólov rozpustenej látky v objeme roztoku V. R je univerzálna plynová konštanta. T je absolútna teplota. V prípade disociácie látky v roztoku na ióny sa na pravú stranu rovnice zavádza faktor i> 1, van't Hoffov koeficient. so spojením rozpustenej látky i + a Cl mínus. sa vylučujú cez žiabre, v plazoch mora (hady a korytnačky) a vo vtákoch cez špeciálne soľné žľazy nachádzajúce sa v oblasti hlavy. Ióny Mg2 +, SO₄ 2-, 18 / 18031124.tif sa v týchto organizmoch vylučujú obličkami. A. d) V hyper- a hypo-osmotických organizmoch môže byť vytvorený iónmi prevládajúcimi vo vonkajšom prostredí a metabolickými produktmi. Napríklad v žraločích rybách a lúčoch je O. o 60% tvorené močovinou a trimetylamóniom. v krvnej plazme cicavcov - hlavne kvôli iónom Na + a Cl mínus., u lariev hmyzu v dôsledku rôznych metabolitov s nízkou molekulovou hmotnosťou. V morských jednobunkových, ostnokožcoch, hlavonožcoch, mixinoch a iných izoosmotických organizmoch, v ktorých O. d.
Rozsah stredných hodnôt O v bunkách organizmov, ktoré nie sú schopné udržať osmotickú homeostázu, je pomerne široký a závisí od typu a veku organizmu, typu buniek a O. prostredia. Za optimálnych podmienok sa celková bunková miazga pozemných orgánov močiarnych rastlín pohybuje v rozmedzí od 2 do 16 v. V rôznych bunkách rastliny, O. môže byť dramaticky odlišné (napríklad v mangrove O. bunková miazga je asi 60 atm, a O. v xylemových cievach neprekračuje 1-2 atm). Homoosmotické organizmy, t.j. schopné udržiavať relatívnu konštantnosť O., sú priemerné a rozsah oscilácií O. je odlišný (dážďovka je 3,6-4,8 atm, sladkovodné ryby sú 6,0-6,6)., oceánske kostnaté ryby - 7,8-8,5, žraločie ryby - 22,3-23,2, cicavce - 6,6-8,0 atm). U cicavcov sa O. väčšiny biologických tekutín rovná O. krvi (výnimkou sú tekutiny vylučované niektorými žľazami - sliny, pot, moč, atď.). O., vytvorené v bunkách zvierat vysokomolekulovými zlúčeninami (bielkovinami, polysacharidmi atď.), Je nevýznamné, ale hrá dôležitú úlohu v metabolizme (pozri Onkotický tlak).
V. V. Natochin, V. V. Kabanov.
Melvin-Hughes E. A., Fyzikálna chémia, trans. z angličtiny, princa 1-2, M., 1962. Priebeh fyzikálnej chémie, ed. Ya.I. Gerasimova, t. 1-2, M. - L., 1963-1966. Pasynsky AG, Colloid chémia, 3. vydanie, M., 1968: Prosser L., Brown F., Komparatívna fyziológia zvierat, trans. z angličtiny, M., 1967. Griffin D., Novik El., Živý organizmus, trans. z angličtiny., 1973. Nobel P., Fyziológia rastlinných buniek (fyzikálno-chemický prístup), trans. od English, M., 1973.
Schematický diagram osmometra: A - komora pre roztok. B - kamera pre rozpúšťadlo. M - membrána. Hladiny kvapalín v skúmavkách pri osmotickej rovnováhe: a a b - za podmienok rovnakých vonkajších tlakov v komorách A a B, keď Rho.=
Rho._B, v tom istom čase H - stĺpec tekutiny, ktorý vyrovnáva osmotický tlak. b - za podmienok nerovnosti vonkajších tlakov, kedy Rho.- Rho._B = pi..

Povedzte svojim priateľom, čo je - osmotický tlak. Zdieľajte túto stránku na svojej stránke.

Osmóza a osmotický tlak

Ak roztok a rozpúšťadlo oddelíte pomocou polopriepustnej priehradky (membrány), ktorá umožňuje, aby molekula rozpúšťadla voľne prechádzala a molekula na zadržanie rozpustenej látky, potom sa pozoruje jednostranná difúzia rozpúšťadla.

Tento druh difúzie je spôsobený skutočnosťou, že počet molekúl rozpúšťadla na jednotku objemu je väčší ako v rovnakom objeme roztoku, pretože v roztoku je časť objemu obsadená molekulami rozpustenej látky. V dôsledku molekulárneho pohybu prevažuje pohyb molekúl rozpúšťadla cez membránu od rozpúšťadla do roztoku oproti ich pohybu v opačnom smere.

Jednostranná difúzia rozpúšťadla do roztoku sa nazýva osmóza a sila, ktorá spôsobuje osmózu, ktorá sa vzťahuje na povrchovú jednotku semipermeabilnej membrány, sa nazýva osmotický tlak.

V dôsledku osmózy a difúzie sú úrovne koncentrácie vypnuté a spôsoby dosiahnutia tohto vyrovnania sú zásadne odlišné. V procese difúzie sa rovnosť koncentrácií dosahuje pohybom molekúl rozpustenej látky a v prípade osmózy pohybom molekúl rozpúšťadla.

Mechanizmus osmózy nie je možné vysvetliť len skutočnosťou, že semipermeabilné membrány hrajú úlohu sita s bunkami, ktorými molekuly rozpúšťadla voľne prechádzajú, ale neprejdú molekulami rozpustenej látky.

Zdá sa, že mechanizmus osmózy je oveľa komplikovanejší. Štruktúra a zloženie membrány zohrávajú významnú úlohu.

V závislosti od povahy membrány bude mechanizmus osmózy odlišný. V niektorých prípadoch len membrány, ktoré sa v nej rozpúšťajú, voľne prechádzajú cez membránu, v iných prípadoch membrána interaguje s rozpúšťadlom, čím sa vytvárajú intermediálne krehké zlúčeniny, ktoré sa ľahko rozpadajú, a nakoniec môže tiež predstavovať poréznu prepážku s určitými veľkosťami pórov.

Na meranie osmotického tlaku v nádobe so semipermeabilnými stenami sa testovací roztok naleje a pevne uzavrie zátkou, do ktorej je vložená trubica, pripojená k tlakomeru. Takýto prístroj na meranie osmotického tlaku sa nazýva osmometer.

Osmometer s roztokom sa ponorí do nádoby s rozpúšťadlom. Na začiatku procesu rozpúšt'adlo z vonkajšej nádoby difunduje do osmometra vyššou rýchlosťou ako z neho, takže hladina kvapaliny v trubici osmometra stúpa, čím sa vytvára hydrostatický tlak, ktorý sa postupne zvyšuje. Ako sa hydrostatický tlak zvyšuje, rýchlosť difúzie rozpúšťadla do osmometra a von z osmometra sa vyrovná, čo má za následok stav dynamickej rovnováhy, zastavenie nárastu kvapaliny v trubici osmometra.

Hydrostatický tlak stanovený osmózou slúži ako meradlo osmotického tlaku.

Meranie osmotického tlaku osmometerom nie je vždy možné s dostatočnou presnosťou, pretože neexistujú membrány schopné zadržať všetky častice rozpustenej látky. Nameraná hodnota osmotického tlaku pre rovnaký roztok bude preto do určitej miery závisieť od povahy membrány.

Osmotický tlak sa vyskytuje len na hranici medzi roztokom a rozpúšťadlom (alebo roztokom s rozdielnou koncentráciou), ak je táto hranica tvorená semipermeabilným prepážkou. Roztok obsiahnutý v bežnej nádobe nevyvíja žiadny tlak na svoje steny okrem obvyklého hydrostatického tlaku. Osmotický tlak by sa preto nemal vnímať ako vlastnosť rozpustenej látky alebo rozpúšťadla alebo samotného roztoku, ale ako vlastnosť systému rozpúšťadla a roztoku s polopriepustnou bariérou medzi nimi.

Zákony Raoula sú spoločné názvy kvantitatívnych zákonov, ktoré objavil francúzsky chemik F. M. Raul v roku 1887 a opisujú niektoré koligatívne (v závislosti od koncentrácie, ale nie od povahy rozpustenej látky) vlastnosti roztokov.

Prvý zákon Raula [upraviť]

Prvý zákon Raul spája tlak nasýtenej pary nad roztokom s jej zložením; Je formulovaný takto:

Parciálny tlak nasýtenej pary zložky roztoku je priamo úmerný jeho molárnej frakcii v roztoku a koeficient proporcionality sa rovná tlaku nasýtených pár na čistej zložke.

Pre binárny roztok pozostávajúci zo zložiek A a B (zložka A, ktoré považujeme za rozpúšťadlo) je vhodnejšie použiť inú formuláciu:

Relatívny pokles parciálneho tlaku pár rozpúšťadla nad roztokom nezávisí od povahy rozpustenej látky a je rovný jeho molárnej frakcii v roztoku.

Na povrchu je menej molekúl rozpúšťadla, ktoré sa môžu odpariť, pretože rozpustená látka zaberá časť priestoru.

Riešenia, pre ktoré je zákon Raul naplnený, sa nazývajú ideál. Ideálne pre všetky koncentrácie sú roztoky, ktorých zložky sú veľmi podobné fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami (optické izoméry, homológy atď.) A ktorých tvorba nie je sprevádzaná zmenou objemu a uvoľňovaním alebo absorpciou tepla. V tomto prípade sú sily intermolekulovej interakcie medzi homogénnymi a heterogénnymi časticami približne rovnaké a tvorba roztoku je spôsobená iba entropickým faktorom.

Odchýlky od zákona Raoul [upraviť]

Roztoky, ktorých zložky sa výrazne líšia vo fyzikálnych a chemických vlastnostiach, sa riadia zákonom Raul len v oblasti veľmi malých koncentrácií; pri vysokých koncentráciách sú pozorované odchýlky od Raulovho zákona. Prípad, keď sú skutočné parné tlaky pary nad zmesou väčšie ako tie, ktoré sú vypočítané Raulovým zákonom, sa nazývajú pozitívne odchýlky. Opačný prípad nastáva vtedy, keď parciálne tlaky pary zložiek sú menšie ako vypočítané - záporné odchýlky.

Dôvodom odchýlok od Raulovho zákona je skutočnosť, že homogénne častice vzájomne pôsobia odlišne než heterogénne (silnejšie v prípade pozitívnych a slabších v prípade negatívnych odchýlok).

Skutočné riešenia s pozitívnymi odchýlkami od Raulovho zákona sú tvorené z čistých zložiek s absorpciou tepla (ΔН_slnko > 0); objem roztoku je väčší ako súčet počiatočných objemov zložiek (AV> 0). Riešenia s negatívnymi odchýlkami od Raulovho zákona sú tvorené uvoľňovaním tepla (ΔН_slnko -1 kg, resp. Pretože jeden molárny roztok nie je nekonečne zriedený, druhý Raulov zákon pre neho nie je všeobecne uspokojený a hodnoty týchto konštánt sa získajú extrapoláciou závislosti od oblasti nízkych koncentrácií k m = 1 mol / kg.

V prípade vodných roztokov v rovniciach druhého zákona Raul je molárna koncentrácia niekedy nahradená molárnou koncentráciou. Vo všeobecnom prípade je takáto výmena nezákonná a pre riešenia, ktorých hustota sa líši od 1 g / cm3, môže dôjsť k významným chybám.

Druhé právo Raul umožňuje experimentálne určiť molekulové hmotnosti zlúčenín neschopných disociácie v danom rozpúšťadle; môže sa tiež použiť na stanovenie stupňa disociácie elektrolytov.

Riešenia elektrolytov [upraviť]

Raulove zákony nie sú splnené pre riešenia (aj nekonečne zriedené), ktoré vedú elektrinu - elektrolytové roztoky. Vant-Hoffs predstavil pre tieto odchýlky korekciu vyššie uvedených rovníc, izotonický koeficient i, ktorý implicitne berie do úvahy disociáciu molekúl rozpustenej látky:

Nepredloženie roztokov elektrolytov podľa Raoulových zákonov a Vant-Hoffov princíp slúžilo ako východiskový bod pre S. Arrhenius na vytvorenie teórie elektrolytickej disociácie.

Pružnosť Saturácia - elasticita vodných pár, maximálna možná teplota. Čím vyššia je teplota, tým vyššia je teplota. V dôsledku toho začína kondenzácia vodnej pary.

Ebelosioskopická konštanta je rozdiel medzi teplotou varu roztoku a teplotou čistého rozpúšťadla.

Kryoskopická konštanta je rozdiel medzi bodom mrazu roztoku a teplotou čistého rozpúšťadla.

74. Fenomén osmózy, jej úloha v biologických systémoch. Osmotický tlak. Vant-Hoffov zákon.

Roztoky izotonické, hypo- a hypertonické.

Fenomén osmózy je pozorovaný v tých prostrediach, kde je pohyblivosť rozpúšťadla väčšia ako mobilita rozpustených látok. Dôležitým konkrétnym prípadom osmózy je osmóza cez semipermeabilnú membránu. Polopriepustné membrány sa nazývajú membrány, ktoré majú dostatočne vysokú permeabilitu nie pre všetky, ale len pre niektoré látky, najmä pre rozpúšťadlo. (Mobilita rozpustených látok v membráne má sklon k nule). Je to spravidla kvôli veľkosti a mobilite molekúl, napríklad molekula vody je menšia ako väčšina molekúl rozpustených látok. Ak sa takáto membrána oddelí od roztoku a čistého rozpúšťadla, koncentrácia rozpúšťadla v roztoku sa ukáže ako menej vysoká, pretože časť jeho molekúl je nahradená molekulami rozpustenej látky (pozri obr. 1). V dôsledku toho sa prechody častíc rozpúšťadla z kompartmentu obsahujúceho čisté rozpúšťadlo na roztok vyskytujú častejšie ako v opačnom smere. Objem roztoku sa teda zvýši (a koncentrácia látky sa zníži), zatiaľ čo objem rozpúšťadla sa primerane zníži.

Význam osmózy [upraviť]

Osmóza hrá dôležitú úlohu v mnohých biologických procesoch. Membrána obklopujúca normálne krvinky je priepustná iba pre molekuly vody, kyslík, niektoré živiny rozpustené v krvi a produkty bunkovej aktivity; pre veľké proteínové molekuly, ktoré sú rozpustené v bunke, je nepreniknuteľné. Preto proteíny, ktoré sú tak dôležité pre biologické procesy, zostávajú vo vnútri bunky.

Osmóza sa podieľa na prenose živín v kmeňoch vysokých stromov, kde kapilárny prenos nie je schopný vykonávať túto funkciu.

Osmóza je široko používaná v laboratórnej technológii: pri určovaní molárnych vlastností polymérov, koncentrácie roztokov, štúdia rôznych biologických štruktúr. Osmotické javy sa niekedy používajú v priemysle, napríklad pri príprave určitých polymérnych materiálov, čistení vysoko mineralizovanej vody spôsobom reverznej osmózy kvapalín.

Rastlinné bunky tiež používajú osmózu na zvýšenie objemu vakuoly tak, že rozširuje bunkové steny (turgor tlak). Rastlinné bunky to robia skladovaním sacharózy. Zvýšením alebo znížením koncentrácie sacharózy v cytoplazme môžu bunky regulovať osmózu. Tým sa zvyšuje elasticita zariadenia ako celku. Mnohé pohyby rastlín sú spojené so zmenami tlaku v turgore (napríklad pohyby fúzu hrachu a iných lezeckých rastlín). Sladkovodné prvoky majú tiež vakuolu, ale úlohou najjednoduchších vakuol je len prečerpanie prebytočnej vody z cytoplazmy, aby sa udržala konštantná koncentrácia látok v nej rozpustených.

Osmóza hrá dôležitú úlohu aj v ekológii vodných útvarov. Ak koncentrácia soli a iných látok vo vode stúpa alebo klesá, obyvatelia týchto vôd zomrú v dôsledku nepriaznivých účinkov osmózy.

Osmotický tlak (označený π) - nadmerný hydrostatický tlak na roztok, oddelený od čistého rozpúšťadla polopriepustnou membránou, pri ktorej sa zastaví difúzia rozpúšťadla cez membránu. Tento tlak má tendenciu vyrovnávať koncentrácie oboch roztokov v dôsledku protichodnej difúzie molekúl rozpustených látok a rozpúšťadiel.

PRÁVO VANT-GOFFA opisuje závislosť OSMOTIC PRESSURE zriedených roztokov na teplote a molárnej koncentrácii roztoku:
Van't Hoff dospel k záveru, že Avogadro zákon platí aj pre zriedené roztoky. Experimentálne zistil, že osmotický tlak, ktorý je mierou túžby dvoch rôznych roztokov na oboch stranách membrány vyrovnať koncentráciu, v slabých roztokoch závisí nielen od koncentrácie, ale aj od teploty, a preto sa riadi zákonmi termodynamiky plynov. Van't Hoff vyjadril osmotický tlak so vzorcom PV = iRT, kde P znamená osmotický tlak látky rozpustenej v kvapaline; V je objem; R je plynová konštanta; T - teplota a i - koeficient, ktorý sa často rovná 1 pre plyny a pre roztoky obsahujúce soli - viac ako jeden. Van't Hoff bol schopný vysvetliť, prečo sa hodnota i mení spojením tohto koeficientu s počtom iónov v roztoku. Štúdie zriedených roztokov, ktoré uskutočnil Van't Hoff, boli základom S.Arrheniovej teórie elektrolytickej disociácie. Následne Arrhenius prišiel do Amsterdamu a pracoval s Vant-Hoffom.

Izotonický roztok (izoosmotický roztok) - roztok, ktorého osmotický tlak sa rovná osmotickému tlaku krvnej plazmy; napríklad 0,9% vodný roztok chloridu sodného, ​​5% vodný roztok glukózy. Všetky tieto roztoky sa používajú pri liečení rôznych ochorení s cieľom zmierniť intoxikáciu a iné prejavy ochorenia. Izotonický rasvtora, na rozdiel od hypertonického a hypertonického (nepoužíva sa na intravenózne podanie), nevedie k hemolýze červených krviniek, ak sa podáva intravenózne.

Hypotonické roztoky sa líšia od izotonických nižších koncentrácií a tým aj nižšieho osmotického tlaku. Po kontakte s tkanivami vstupuje do tkanivových buniek voda z hypotonických roztokov. V dôsledku toho napučiavajú a ak sa v nich nadmerne akumuluje voda, prasknú bunkové membrány, t.j. bunková lýza.

Použitie hypotonických roztokov chloridu sodného v praxi je veľmi obmedzené. V niektorých prípadoch sa používajú na prípravu roztokov látok používaných na infiltračnú anestéziu. Účinok anestetík v hypotonických roztokoch sa zvyšuje, pretože tieto prispievajú k hlbšiemu prenikaniu látok do tkanív.

Hypertonické roztoky, roztoky, ktorých osmotický tlak je vyšší ako osmotický tlak v rastlinných alebo živočíšnych bunkách a tkanivách. V závislosti od funkčnej, druhovej a ekologickej špecifickosti buniek je osmotický tlak v nich odlišný a roztok, hypertonický pre niektoré bunky, môže byť izotonický alebo dokonca hypotonický pre ostatné bunky. nasáva vodu z buniek, ktoré znižujú objem a potom ďalšie kompresné zastavenia a protoplazmy zaostávajú za bunkovými stenami (pozri Plazmolýza). Červené krvinky ľudí a zvierat v G. p. tiež strácajú vodu a znižuje objem. G. r. v kombinácii s hypotonickými roztokmi a izotonickými roztokmi sa používajú na meranie osmotického tlaku v živých bunkách a tkanivách.