Osmotski tlak je

OSMOTSKI TLAK - pritisk na raztopino, ločeno od čistega topila s polprepustno membrano, ko se osmoza ustavi, to je prehod molekul topila v raztopino skozi polprepustno membrano, ki jih ločuje, ali prehod molekul topila skozi polprepustno membrano iz raztopine, ki je manj koncentrirana v raztopino, bolj koncentrirano. Polprepustne membrane so naravni ali umetni filmi, ki so prepustni samo za molekule topil (npr. Voda) in niso prepustne za molekule raztopine. Osmoza in O. d. Imata veliko vlogo pri ohranjanju koncentracije snovi, raztopljenih v telesnih tekočinah na določeni fiziološko potrebni ravni, in posledično v distribuciji vode med tkivi in ​​celicami. Pri proučevanju izoliranih celic in tkiv je pomembno, da je umetna gojišče izotonična z naravnim okoljem. Z vnosom različnih vrst tekočin v telo najmanjše motnje povzročijo raztopine z O., ki so enake O. telesnih teles.

O. meritev (Osmometrija) najde široko uporabo za opredelitev pomola. uteži (mase) biološko aktivnih visokomolekularnih snovi, kot so beljakovine, ogljikovi hidrati, nukleinske kisline itd. Merjenje jakosti optičnega kisika je treba izvesti z instrumenti, imenovanimi osmometri (sl.). Število vodnih molekul, ki trkajo z vodne strani s polprepustno membrano, ki jo tvori fero-sinergistični baker, je večje od števila vodnih molekul, ki trkajo s to membrano s p-ra strani, ker je koncentracija vodnih molekul v p-re nižja kot v čisti vodi. Posledično pride do osmoze in prekomernega hidrostatskega pritiska na raztopino, pri čemer se poveča hitrost prehoda vodnih molekul skozi membrano v čisto vodo. Če presežni tlak na raztopini doseže vrednost, ki je enaka O. D. raztopine, potem število molekul vode, ki prehajajo skozi membrano v obeh smereh, postanejo enake, osmoza se ustavi in ​​med raztopino in topilom, ki se nahajata na obeh straneh polprepustne Vzpostavljeno je osmotsko ravnovesje. Tako se osmotski tlak pojavi le v primeru, ko raztopino in topilo ločimo drug od drugega s polprepustno membrano.

A. Izolirane celice ali tkiva se najlažje izmerijo s plazmolizo. V ta namen se obravnavani predmeti postavijo v raztopine z različnimi koncentracijami snovi, v zvezi s katerimi je celična membrana neprepustna. Rešitve z O. d. Višje kot O. d. Vsebnost celic (hipertonične raztopine) povzroča gubanje celic - plazmolizo zaradi prenosa vode iz celice v rr. Raztopine z O. Nižje od O. Vsebnosti celic (hipotonične raztopine) povzročajo povečanje prostornine celic kot posledica prehoda vode iz raztopine v celico. Raztopine z O. of., Enake O. of vsebine celic (izotonične raztopine), ne povzročajo spremembe volumna celic. Če poznamo koncentracijo takega p-ra, jo izračunamo O. d.; enaka bo vrednost O. d. in vsebina celic. Pomemben dejavnik, ki določa prehod vode skozi celično membrano, še posebej v začetni fazi procesa, so lahko membranski potenciali, ki povzročajo elektroosmotsko gibanje vode skozi celično steno, tako imenovano. nenormalna osmoza (glej elektroosmozo). V takih primerih je meritev O. z metodo plazmolize netočna.

Opredelitev d-raztopin, ki vsebujejo nizko-molekularne snovi, za katere je težko pripraviti neprepustno membrano, se proizvaja po indirektnih metodah, običajno z merjenjem zmanjšanja zmrziščne točke raztopine (glej Cryometry).

J. van't Hoff je pokazal, da O. d. Razredčene raztopine neelektrolitov spoštujejo zakone, določene za tlak plinov (glej), in jih je mogoče izračunati z enačbo, podobno enačbi Clapeyron - Mendeleev za pline:

kjer je π osmotski tlak, v volumen raztopine v l, n število molov neelektrolita raztopine, T je temperatura v absolutnem merilu, R konstanta, numerična vrednost je enaka kot za pline (R za plini enaki 82,05 * 10 -3 l-atm / deg-mol).

Zgornja enačba je matematični izraz Van't Hoffovega zakona: O. d. Razredčeni p-ra je enak tlaku, ki bi ustvaril raztopino, ki je v plinastem stanju in zaseda prostornino, ki je enaka prostornini p-ra pri isti temperaturi. Z vnosom molarne koncentracije v enačbo - s = n v, dobimo π = c * RT.

O.D raztopine elektrolitov je večja od O. D. raztopine neelektrolita enake molarne koncentracije. To je mogoče razložiti z disociacijo elektrolitskih molekul v p-re v ione, zaradi česar se poveča koncentracija kinetično aktivnih delcev, vrednost O.d.

Število i, ki kaže, kolikokrat O. (de) raztopine elektrolita presega O. ((l) raztopine neelektrolita enake molarne koncentracije, se imenuje Van't Hoffov izotonični koeficient:

Numerična vrednost i je odvisna od narave elektrolita in njegove koncentracije v p-re. Za šibke elektrolite se lahko vrednost i izračuna po formuli:

kjer je a stopnja disociacije elektrolita, in N število ionov, v katere se razgradi ena molekula elektrolita. Za razredčene raztopine močnih elektrolitov se lahko vzame enaka N. t

Iz zgoraj navedenega sledi, da je O. d raztopine elektrolita mogoče izračunati z enačbo:

pri čemer je c molarna koncentracija.

Če p-re poleg raztopin z nizko molekulsko maso vsebujejo tudi visoke molekularne snovi (koloide), potem se O. d., Zaradi visokomolekularnih snovi, na predlog H. Schade imenuje onkotski ali koloidno-osmotski tlak.

Splošna O. človeške krvne plazme je običajno enaka 7,6 atm, onkotski tlak, ki je predvsem posledica beljakovin v plazmi, je samo 0,03-0,04 atm. Onkotski tlak, kljub majhni vrednosti v primerjavi s splošno O. d. Krvne plazme, igra veliko vlogo pri porazdelitvi vode med krvjo in tkivi telesa.

Številni biopolimeri, na primer proteini, nukleinske kisline itd., Ki so polielektroliti, ko so disociirani v p-re, tvorijo večkrat nabite ione (poliione) velikega mol. uteži (mase), za katere je membrana osmometra nepropustna, in navadni majhni ioni, ki prehajajo skozi polprepustno membrano. Če p-re polnjenje osmometra vsebuje polielektrolit, so ioni z nizko molekulsko maso, ki se širijo skozi membrano, neenakomerno porazdeljeni na obeh straneh membrane (glej Membransko ravnovesje). Presežek hidrostatičnega tlaka, ki ga opazimo v osmometru, bo πB = πB + π1 - π2, kjer je πB - O. d zaradi biopolimera in π1 in π2 - O. d. Nizko - molekularnega elektrolita, ki se nahaja v osmotski celici in v zunanjem p- ustrezno. Pri merjenju O. mostov biopolimerov je treba upoštevati možnost neenakomerne porazdelitve elektrolitov z nizko molekularno maso na obeh straneh polprepustne osmometrske membrane ali opraviti meritve z zadostnim presežkom elektrolita z nizko molekulsko maso, ki je posebej vnesen v bp biopolimera. V tem primeru je elektrolit z nizko molekulsko maso porazdeljen skoraj enakomerno na obeh straneh polprepustne membrane, z = π1 = π2 in πB = πN.

Osmoregulacija

Kombinacija mehanizmov, ki zagotavljajo vzdrževanje O. v telesnih tekočinah na optimalni ravni za presnovo, se imenuje osmoregulacija. Pridobivanje informacij iz receptorskih con o spremembi barve O. krvi, q. n c. vključuje številne mehanizme, ki sistem vrnejo v optimalno stanje za organizem. Vključitev poteka na dva načina: živčni in humoralni. Odmik velikosti O. od optimalne ravni je zajet v organizmu z osmoreceptorji (glej), pri čemer osrednji prostor zavzema osrednji osmoreceptor, ki se nahaja v supraoptičnih in paraventricularnih jedrih hipotalamusa (glej).

Celice supraoptičnega jedra hipotalamusa lahko izločajo antidiuretični hormon (ADH), vzdolž aksonov teh celic se premakne na nevrohipofizo, kjer se nabira in se sprošča v splošno cirkulacijo (glej Vasopressin). ADH vpliva na reabsorpcijo vode v distalnem nefronu in lahko povzroči zožitev žilnega lumna. Aferentni signali, ki uravnavajo izločanje ADH, vstopajo v hipotalamus iz volumetričnih receptorjev (volumoreceptorjev) levega atrija, iz receptorjev aortnega loka, iz osmoreceptorjev notranje karotidne arterije, iz barotidnih receptorjev in karetičnih receptorjev karotidnega sinusa. Povečanje O zunajcelične tekočine povzroči povečanje izločanja ADH tako z osmotskim tlakom kot z zmanjšanjem prostornine zunajcelične tekočine med dehidracijo telesa. Tako na dodelitev ADH vplivajo dva alarmna sistema: alarm iz osmoreceptorjev in alarm iz baroreceptorjev in volumenskih receptorjev. Vendar pa je glavna povezava pri uravnavanju izločanja ADH kljub temu O. e. Krvne plazme, ki deluje na osmoreceptorje hipotalamusa.

Posebno vlogo pri ohranjanju fiziola. O. vrednosti d. Pripada natrijevim ionom (glej). Dehidracija poteka prav v povezavi s spremembo vsebnosti ionov Na +. Pri dehidriranju zaradi sprememb v vsebnosti ionov Na + se zmanjša volumen arterijske krvi in ​​medcelične tekočine z volumskimi receptorji, impulzi iz to-ryh vzdolž živčnih poti dosežejo dele c. n vasi, ki ureja sproščanje enega od mineralokortikoidnih hormonov - aldosterona (glej), povečuje reabsorpcijo natrija. Centralno uravnavanje izločanja aldosterona opravi adrenokortikotropin-sproščujoč faktor (ACTH-releasing faktor), ki proizvaja adrenokortikotropin, ki uravnava izločanje adrenokortikotropnega hormona (ACTH), ki ga tvori sprednja hipofiza (glej adrenokortikotropni hormon). Obstaja mnenje, da je poleg učinka ACTH na izločanje aldosterona poseben center za uravnavanje izločanja aldosterona, ki se nahaja v srednjem mozgu. Tu pride do aferentne impulzije, ko se obseg medcelične tekočine zmanjša zaradi sprememb v vsebnosti natrijevih ionov. Celice središča za uravnavanje izločanja aldosterona v središču možganov so sposobne za nevrokrecijo - nastali hormon vstopi v epifizo, kjer se kopiči in se od tam izpusti v kri. Ta hormon se imenuje adrenoglomerotropina (AGTG).

Izločanje ADH in aldosterona se lahko regulira tudi z angiotenzinom (glej), očitno z njegovim delovanjem na določene receptorje hipotalamičnih nevronov. Sistem renin-angiotenzin v ledvicah lahko deluje kot prostorninsko receptorsko območje, ki reagira na spremembo ledvičnega krvnega pretoka.

Uriniranje (glejte Diureza), transkapilarna izmenjava tekočin in ionov (glej metabolizem vode-soli), potenje (glej), sproščanje tekočine skozi pljuča (350–400 izgubljenih z izdihanim zrakom na dan vpliva tudi na normalizacijo modificiranega O. vode) in spuščanje tekočine skozi. - kish. (100-200 ml vode se izgubi z blatom).

Sama kri ima sposobnost normalizacije O. Lahko deluje kot osmotski pufer v vseh možnih premikih, tako k osmotski hipertenziji kot pri hipotenziji. Očitno je ta funkcija krvi povezana, prvič, s prerazporeditvijo ionov med plazmo in rdečimi krvnimi celicami in, drugič, s sposobnostjo plazemskih proteinov, da vežejo ali sproščajo ione.

Pri zmanjšanju vodnih virov organizma ali motenju normalnega razmerja med vodo in mineralnimi solmi (hl. Obr. Natrijev klorid) je žeja (glej), zadovoljstvo z rezom pa podpira fiziol.

raven vodne bilance in ravnotežja elektrolitov v telesu (glej Homeostaza).

Bibliografija: NV Bladergren Fizikalna kemija v medicini in biologiji, trans. z njim. 102 et al., M., 1951; RG Wagner Opredelitev osmotskega tlaka v knjigi: Fizich. metode organske kemije, ed. A. Weisberger, trans. iz angleščine, t. 1, str. 270, M., 1950, bibliogr. Ginetsinsky A. G. Fiziološki mehanizmi ravnotežja med vodo in soljo, M. - JI., 1963; Gubanov N. I. in Utepbergenov A. A. Medicinska biofizika, str. 149, M., 1978; H a-t približno h in N. Yu V. V. Ionsko regulacijska funkcija ledvice, D., 1976; S tp in e-va X. K. Extrarenalni mehanizmi osmoregulacije, Alma-Ata, 1971, bibliogr. Williams V. in Williams X. Fizikalna kemija za biologe, trans. iz angleščine, z. 146, M., 1976; Fiziologija ledvic, ur. Yu.V. Natochina, JI., 1972; Andersson B. Regulacija vnosa vode, Physiol. Rev., v. 58, str. 582, 1978, bibliogr.

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

Medicinska enciklopedija - osmotski tlak

Sorodni slovarji

Osmotski tlak

Osmotski tlak - pritisk na raztopino, ločeno od čistega topila z membrano, prepustno le za molekule topil (polprepustne membrane), pri katerih se osmoza ustavi. Osmoza se nanaša na spontano penetracijo (difuzijo) molekul topila skozi polprepustno membrano v raztopino ali iz raztopine z nižjo koncentracijo v raztopino z višjo koncentracijo.

Osmotski tlak se meri z osmometri. Shema najpreprostejšega osmometra je prikazana na sliki.

Tokovno vezje: 1 - voda; 2 - celofanska vrečka (polprepustna); 3 - raztopina; 4 - steklena cev; h - višina kolone tekočine (merilo osmotskega tlaka).

Folije iz celofana, kolodija itd. Se uporabljajo kot polprepustne membrane.

Osmotski tlak razredčenih raztopin neelektrolitov pri konstantni temperaturi je sorazmeren z molarno koncentracijo raztopine in pri konstantni koncentraciji absolutne temperature. Raztopine z enakim osmotskim tlakom se imenujejo izotonične. Raztopino z visokim osmotskim tlakom imenujemo hipertonična, z manjšo pa se imenuje hipotonična.

Osmoza in osmotski tlak igrajo pomembno vlogo pri izmenjavi vode med celicami in njihovim okoljem. Osmotski pritisk krvi osebe je običajno povprečno 7,7 atm in je določen s skupno koncentracijo vseh snovi, raztopljenih v plazmi. Del osmotskega tlaka krvi, določen s koncentracijo beljakovin v plazmi in enakim v normi 0,03-0,04 atm, imenujemo onkotski tlak. Onkotski tlak ima pomembno vlogo pri porazdelitvi vode med kri in limfo.

Glej tudi dializa, izotonične raztopine. Elektroliti.

Osmotski tlak je zunanji pritisk na raztopino, ločen od čistega topila s polprepustno membrano, pri kateri se osmoza ustavi. Osmoza se nanaša na enostransko difuzijo topila v raztopino preko polprepustne membrane, ki jih ločuje (pergament, živalski mehur, filmi kolodija, celofan). Takšne membrane so prepustne za topila, vendar ne dopuščajo, da se skozi njih raztapljajo. Osmozo opazimo tudi, ko polprepustna membrana loči dve raztopini z različnimi koncentracijami, medtem ko se topilo premika skozi membrano iz manj koncentrirane raztopine v bolj koncentrirano raztopino. Velikost osmotskega tlaka raztopine je določena s koncentracijo kinetično aktivnih delcev (molekul, ionov, koloidnih delcev) v njej.

O. meritev je treba izvesti z instrumenti, imenovanimi osmometri. Shema najenostavnejšega osmometra je prikazana na sl. Posoda 1, napolnjena s preskusno raztopino, katere dno je polprepustna membrana, se potopi v posodo 2 s čistim topilom. Zaradi osmoze bo topilo prešlo v posodo 1, dokler prekomerni hidrostatski tlak, izmerjen s kolono tekočine z višino h, ne doseže vrednosti, pri čemer se osmoza ustavi. Istočasno se vzpostavi osmotsko ravnovesje med raztopino in topilom, značilno po enakosti hitrosti prehoda molekul topila skozi polprepustno membrano v raztopino in molekule raztopine v topilo. Presežek hidrostatskega tlaka tekočega stebra z višino h je merilo O. raztopine. Definicije O. Raztopine se pogosto proizvajajo po posredni metodi, na primer z merjenjem znižanja zmrziščne točke raztopin (glej Cryometry). Ta metoda se pogosto uporablja za določanje O. pretoka krvi, krvne plazme, limfe, urina.

Osmotski tlak izoliranih celic se meri s plazmolizo. V ta namen se preučevane celice dajo v raztopine z različnimi koncentracijami katerekoli raztopine, za katero je celična stena nepropustna. Raztopine z O. d., Večje od O. d. Vsebnost celic (hipertonične raztopine), povzročanje gubanja celic (plazmoliza) zaradi sproščanja vode iz celice, raztopine

z O. s. nižje od O. vsebnosti celic (hipotonične raztopine) povzročajo otekanje celic kot posledico prehoda vode iz raztopin v celico. Raztopina z O. of., Enaka O. of vsebine celic - izotonična (glej izotonične raztopine), ne spremeni volumna celice. Poznavanje koncentracije take raztopine, O. vsebnosti celic, se izračuna z enačbo (1).

Razredčene raztopine neelektrolitov sledijo zakonu, določenemu za tlak plina, in se lahko izračunajo z uporabo van't Hoffove enačbe:

kjer je n osmotski tlak, s je koncentracija raztopine (v molih na 1 l raztopine), T je temperatura v absolutnem merilu, R je konstantna (0,08205 l / atm / mol).

Raztopina elektrolita je večja od O. d. Neelektrolitna raztopina iste molarne koncentracije. To je posledica disociacije molekul raztopljenega elektrolita v ione, zaradi česar se koncentracija kinetično aktivnih delcev v raztopini poveča. O. Za raztopine razredčenih elektrolitov se izračuna po enačbi:

pri čemer je i izotonični koeficient, ki kaže, kolikokrat je O. raztopine elektrolita večja od O. neelektrolitne raztopine iste molarne koncentracije.

Splošna O. človeške krvi je običajno enaka 7 - 8 atm. Del O. krvi, ki ga povzročajo visoko-molekularne snovi, ki jih vsebuje (predvsem plazemski proteini), se imenuje onkotski ali koloidno-osmotski tlak krvi, ki je običajno enak 0.03-0.04 atm. Kljub majhni vrednosti ima onkotski tlak pomembno vlogo pri regulaciji izmenjave vode med obtočnim sistemom in tkivi. Merjenje O. se mora široko uporabljati za določanje molekulske mase biološko pomembnih visokomolekularnih snovi, kot so beljakovine. Osmoza in osmotski tlak imata pomembno vlogo pri procesih osmoregulacije, tj. Ohranjanju osmotske koncentracije raztopin v telesnih tekočinah na določeni ravni. Z vnosom različnih vrst tekočin v kri in v zunajcelični prostor izotonične raztopine, tj. Raztopine, od katerih je O enak telesni tekočini, povzročajo najmanjšo motnjo v telesu. Glej tudi Propustnost.

Osmotski tlak pri ljudeh

Osmotski krvni tlak je tlak, ki pospešuje prodiranje vodnega topila skozi polprepustno membrano proti bolj koncentrirani sestavi.

Zaradi tega pride do izmenjave vode med tkivi in ​​krvjo v človeškem telesu. Meri se lahko z osmometrom ali krioskopsko.

Kaj določa osmotska vrednost

Na ta indikator vpliva število elektrolitov in neelektrolitov, raztopljenih v krvni plazmi. Vsaj 60% je ioniziran natrijev klorid. Rešitve, katerih osmotski tlak se približuje plazemskemu tlaku, se imenujejo izotonične.

Če se ta vrednost zmanjša, se ta sestava imenuje hipotonična in v primeru njenega presežka - hipertonična.

Pri spremembi normalne ravni raztopine v tkivih celic se poškoduje. Za normalizacijo stanja tekočine lahko uvedemo od zunaj in sestava bo odvisna od narave bolezni:

• Hipertonska raztopina pospešuje odstranjevanje vode v posode.
• Če je tlak normalen, se zdravilo razredči v izotonični raztopini, ponavadi natrijevem kloridu.
• Hipotonična koncentrirana raztopina lahko povzroči rupturo celic. Voda, ki prodira v krvne celice, jo hitro napolni. Toda z ustreznim odmerkom pomaga očistiti rane iz gnoja, da se zmanjša alergijski edem.

Ledvice in znojne žleze zagotavljajo, da je ta indikator nespremenjen. Ustvarjajo zaščitno pregrado, ki preprečuje vpliv presnovnih produktov na telo.

Zato ima osmotski tlak pri ljudeh skoraj vedno konstantno vrednost, oster skok se lahko pojavi le po intenzivnem fizičnem naporu. Toda telo še vedno hitro normalizira to številko.

Kako vpliva hrana

Pravilna prehrana - zagotovilo zdravja celotnega človeškega telesa. Sprememba tlaka nastopi v primeru:

• Poraba velike količine soli. To vodi do odlaganja natrija, zaradi česar postanejo stene krvnih žil gosto, oziroma zmanjša očistek. V tem stanju se telo ne more spopasti z odstranitvijo tekočine, kar vodi v povečanje krvnega obtoka in visok krvni tlak, pojav edemov.
• Neustrezen vnos tekočine. Ko telo nima dovolj vode, je vodna bilanca motena, kri se zgosti, ker se količina topila, to je voda, zmanjša. Oseba čuti močno žejo, ko jo je pogasila, začne proces nadaljevanja dela mehanizma.
• Uporaba junk hrane ali kršitev notranjih organov (jetra in ledvice).

Kako se meri in kaj kažejo kazalniki

Obseg osmotskega tlaka krvne plazme se meri, ko zamrzne. V povprečju je ta vrednost običajno 7,5–8,0 atm. S povečanjem temperature zamrzovalne raztopine bo višja.

Del osmotske velikosti ustvarja onkotski tlak, ki ga tvorijo plazemski proteini. Odgovoren je za urejanje izmenjave vode. Onkotični krvni tlak je običajno 26-30 mm Hg. Čl. Če se indikator spremeni v manjši smeri, se pojavi oteklina, saj se telo ne izenačuje dobro z izločanjem tekočine in se nabira v tkivih.

Do tega lahko pride pri bolezni ledvic, podaljšanem postu, kadar sestava krvi vsebuje malo beljakovin ali s težavami z jetri, pri čemer je albumin odgovoren za neuspeh.

Vpliv na človeško telo

Nedvomno so osmoza in osmotski tlak glavni dejavniki, ki vplivajo na elastičnost tkiv in sposobnost telesa, da ohrani obliko celic in notranjih organov. Zagotavljajo hranila za tkiva.

Da bi razumeli, kaj je to, morate rdeče krvne celice postaviti v destilirano vodo. Sčasoma bo celotna celica napolnjena z vodo, membrana eritrocitov se bo zrušila. Ta proces se imenuje hemoliza.

Če je celica potopljena v koncentrirano solno raztopino, izgubi svojo obliko in elastičnost, nastane gubanje. Plazmoliza povzroči izgubo rdečih krvnih celic. V izotonični raztopini ostanejo prvotne lastnosti.

Osmotski pritisk zagotavlja normalno gibanje vode v telesu.

Osmotski tlak

Osmotski tlak (označen s π) - prekomerni hidrostatski tlak na raztopino, ločen od čistega topila s polprepustno membrano, pri kateri se preneha difuzija topila skozi membrano. Ta pritisk skuša izenačiti koncentracijo obeh raztopin zaradi protitrupiranja molekul topila in topil.

Merilo osmotskega gradienta tlaka, to je razlika v vodnem potencialu dveh raztopin, ločenih s polprepustno membrano, imenujemo toničnost. Raztopina, ki ima višji osmotski tlak v primerjavi z drugo raztopino, se imenuje hipertonična in ima nižji hipotonični tlak.

Osmotski tlak je lahko zelo pomemben. V drevesu, na primer, pod vplivom osmotskega tlaka, se rastlinski sok (voda z raztopljenimi mineralnimi snovmi) vzdolž ksilema od korenin do vrha. Samo kapilarni fenomeni ne morejo ustvariti zadostne dvigalne sile - na primer, redwoodi morajo dostaviti raztopino na višino do 100 metrov. Hkrati v drevesu gibanje koncentrirane raztopine, ki je zelenjavni sok, ni omejeno z ničemer.

Če je taka raztopina v zaprtem prostoru, na primer v krvnih celicah, potem lahko osmotski tlak povzroči razpok celične membrane. Zato se zdravila, namenjena za injiciranje v kri, raztopijo v izotonični raztopini, ki vsebuje toliko natrijevega klorida (natrijevega klorida), kot je potrebno za uravnoteženje osmotskega tlaka, ki ga povzroča celična tekočina. Če so bile injicirane droge pripravljene na vodi ali v zelo razredčeni (hipotonični glede na citoplazmo) raztopini, bi osmotski tlak, ki bi vodo prodrl v krvne celice, povzročil razpok. Če pa se v kri vbrizga preveč raztopine natrijevega klorida (3-5-10%, hipertonične raztopine), bo voda iz celic prišla ven in se bo krčila. V primeru rastlinskih celic se pojavi protoplastna ločitev od celične stene, ki jo imenujemo plazmoliza. Obratni proces, ki poteka, ko se skrčene celice dajo v bolj razredčeno raztopino, je deplasmoliza.

Velikost osmotskega tlaka, ki ga ustvari raztopina, je odvisna od količine in ne od kemijske narave snovi, raztopljenih v njem (ali ionov, če se molekule snovi disociirajo), zato je osmotski tlak kolektivna lastnost raztopine. Večja kot je koncentracija snovi v raztopini, večji je osmotski tlak, ki ga tvori. To pravilo, imenovano zakon osmotskega tlaka, je izraženo s preprosto formulo, zelo podobno določenemu zakonu idealnega plina:

pri čemer je i izotonično razmerje raztopine; C je molska koncentracija raztopine, izražena s kombinacijo osnovnih enot SI, to je v mol / m3 in ne v običajnem mol / l; R je univerzalna plinska konstanta; T je termodinamična temperatura raztopine.

Prav tako kaže podobnost lastnosti delcev raztopine v viskoznem topilnem mediju z delci idealnega plina v zraku. Veljavnost tega stališča potrjujejo poskusi J. B. Perrina (1906): porazdelitev emulzijskih delcev gummigut smole v vodnem stolpcu se je praviloma držala Boltzmannovega zakona.

Osmotski tlak, ki je odvisen od vsebnosti proteinov v raztopini, se imenuje onkotski (0,03 - 0,04 atm.). Pri dolgotrajnem tešče, bolezni ledvic se koncentracija beljakovin v krvi zmanjša, onkotski tlak v krvi se zniža, pojavi se onkotni edem: voda prehaja iz žil v tkiva, kjer je π_ONK več Ko gnojni procesi π_ONK v središču vnetja se poveča za 2-3 krat, saj se število delcev poveča zaradi uničenja beljakovin. V telesu mora biti osmotski tlak konstanten (≈ 7,7 atm.). Zato so izotonične raztopine (raztopine, katerih osmotski tlak je π_PLASMA ≈ 7,7 atm. (0,9% NaCl - slanica, 5% raztopina glukoze). Hipertonične rešitve, za katere je π večja od π_PLASMA, uporablja se v medicini za čiščenje ran iz gnoja (10% NaCl), za odstranitev alergijskega edema (10% CaCl)₂, 20% glukoze), kot laksativno zdravilo (Na₂SO₄10 H₂O, MgSO₄7H₂O).

Zakon o osmotskem tlaku se lahko uporabi za izračun molekulske mase dane snovi (z znanimi dodatnimi podatki).

5.4. Osmoza. Osmotski tlak

Vse rešitve so razpršene. Difuzija je enakomerna porazdelitev snovi po celotnem volumnu raztopine, ki teče v vse smeri. Njegova gonilna sila je aspiracija sistema do maksimuma entropije. Ustvarite lahko stanje, v katerem se difuzija odvija samo v eni smeri. Pri tem se raztopina in topilo ločita s polprepustno membrano, skozi katero lahko prehajajo le majhne molekule (ioni).

Osmoza je enostranska difuzija topila skozi polprepustno membrano iz topila v raztopino ali iz razredčene raztopine - v bolj koncentrirano. Gonilna sila osmoze je želja po izravnavi koncentracije raztopine na obeh straneh membrane. Proces poteka spontano in ga spremlja povečanje entropije. Meja njenega pojavljanja je stanje ravnovesja.

Tlak, ki ga topilo deluje na membrano, se imenuje osmotski tlak (str_OSM). Osmotski tlak je opisan z van't Hoffovo enačbo:

(a) za neelektrolite: str_OSM = C_m· R · T

kjer je R univerzalna plinska konstanta, ki je enaka 8,13 j / mol · K,

T - absolutna temperatura, K.

S_M - molska koncentracija raztopine, mol / l

i je izotonični koeficient (Van't Hoffov koeficient), ki označuje disociacijo elektrolita v ione

Celične membrane živali in rastlinskih organizmov so prepustne za vodo in majhne ione. Skozi njih voda ustvarja osmotski tlak. Normalni plazemski tlak je 740 - 780 kPa (37 0 C). Osmotski tlak plazme in drugih bioloških tekočin je predvsem posledica prisotnosti elektrolitov. V manjši meri tlak nastane s koloidnimi beljakovinskimi delci, ki ne preidejo skozi membrano. Osmotski tlak, ki ga ustvarjajo proteini, se imenuje onkotski. Je samo 3 - 4 kPa. Osmotska homeostaza zaradi delovanja ledvic, pljuč, kože. Naloga prenosa snovi proti koncentracijskemu gradientu se imenuje osmotska.

Osmoza je osnova številnih fizioloških procesov: asimilacija hrane, izločanje odpadkov, aktivni transport vode.

V medicinski praksi se uporabljajo rešitve, ki so izoosmotične s krvjo (fiziološke rešitve). Na primer NaCl (0,9%), glukoza (4,5%). Vnos slanih raztopin v kri, cerebrospinalno tekočino in druge biološke tekočine osebe ne povzroča osmotskega konflikta (slika 8).

Z uvedbo hipotonične raztopine (str_OSM 780 kPa).

Slika 8 - Celica v raztopini (a) izotonična, (b) hipotonična, (c) hipertonična

Uporaba hipertoničnih raztopin v medicini

(a) 10% raztopina NaCl se uporablja za zdravljenje gnojnih ran;

(b) 25% raztopina MgS04₄ uporablja kot antihipertenziv;

(c) različne hipertonične raztopine se uporabljajo za zdravljenje glavkoma.

Pomembna značilnost raztopin za intravensko injiciranje je njihova osmolarnost in osmolalnost. Opišejo vsebnost delcev, ki ne morejo difundirati skozi celično membrano.

Osmotski krvni tlak: kaj se meri in kateri dejavniki vplivajo na odstopanja od norme

Osmotski tlak krvi (ODC) je raven sile, ki kroži topilo (za naše telo je voda) skozi membrano eritrocitov.

Ohranjanje nivoja poteka na podlagi premika iz rešitev, ki so manj koncentrirane v tistih, kjer je koncentracija vode večja.

Ta interakcija je izmenjava vode med krvjo in tkivi človeškega telesa. Ioni, glukoza, beljakovine in drugi koristni elementi so koncentrirani v krvi.

Normalni osmotski tlak je 7,6 atm, ali 300 mOsmol, kar je enako 760 mm Hg.

Osmol je koncentracija enega mole raztopljenega neelektrolita na liter vode. Osmotsko koncentracijo v krvi določimo natančno z njihovo meritvijo.

Kaj je JDC?

Okolje celic z membrano je neločljivo povezano tako s tkivi kot s krvnimi elementi, voda skozi njih enostavno prehaja in praktično ne prodira v raztopljene snovi. Zato lahko odstopanje osmotskega tlaka privede do povečanja rdečih krvnih celic ter do izgube vode in deformacij.

Za eritrocite in večino tkiv je povečanje vnosa soli v telesu, ki se kopiči na stenah krvnih žil in zožuje krvne žile, škodljivo.

Ta pritisk je vedno na približno enaki ravni in ga urejajo receptorji, lokalizirani v hipotalamusu, krvnih žilah in tkivih.

Njihovo skupno ime je osmoreceptorji, tisti, ki ODC ohranjajo na pravi ravni.

Eden najbolj stabilnih parametrov krvi je osmotska koncentracija plazme, ki ohranja normalni osmotski krvni tlak s pomočjo hormonov in telesnih signalov - občutek žeje.

Kaj so običajni UDK?

Normalni indikatorji osmotskega tlaka so kazalci krioskopije, ki ne presegajo 7,6 atm. Analiza določa točko, v kateri kri zamrzne. Normalni kazalci zamrzovalne raztopine za osebo so 0,56-0,58 stopinj Celzija, kar je enako 760 mm Hg.

Posebne vrste APC nastanejo iz plazemskih beljakovin. Tudi osmotski tlak plazemskih beljakovin se imenuje onkotski tlak. Ta tlak je nekajkrat nižji od tlaka, ki ga v plazmi ustvarjajo soli, saj imajo beljakovine visoke molekulske mase.

Glede na druge osmotske elemente je njihova prisotnost zanemarljiva, čeprav so v krvi v množini.

Vpliva na splošno uspešnost JDC, vendar v majhnem razmerju (eno celo dvesto dvajset) na splošno uspešnost.

To ustreza 0,04 atm., Ali 30 mm Hg. Za kazalnike osmotskega krvnega tlaka so pomembni njihovi kvantitativni dejavniki in mobilnost, ne pa masa raztopljenih delcev.

Opisani tlak preprečuje močno premikanje topila iz krvi v tkiva in vpliva na prenos vode iz tkiv v žile. To je razlog, zakaj poteka edem tkiva, kar je posledica zmanjšanja koncentracije beljakovin v plazmi.

Neelektrolit vsebuje nižjo osmotsko koncentracijo kot elektrolit. Označena je zato, ker. Da elektrolitne molekule raztopijo ione, kar vodi do povečanja koncentracije aktivnih delcev, ki so značilni za osmotsko koncentracijo.

Kaj vpliva na odstopanja osmotskega tlaka?

Refleksne spremembe v aktivnosti izločilnih organov povzročajo draženje osmoreceptorjev. Ko se vnamejo, iz telesa odstranijo odvečno količino vode in soli, ki so vstopile v kri.

Pomembno vlogo pri tem igra koža, katere tkiva se hranijo s preveč vode iz krvi ali jo vračajo v kri, s povečanjem osmotskega tlaka.

Na delovanje normalnega ODC vpliva kvantitativna nasičenost krvi z elektroliti in neelektroliti, ki se raztopijo v krvni plazmi.

Vsaj šestdeset odstotkov je ioniziran kalijev klorid. Izotonične raztopine so raztopine, pri katerih je raven APC blizu plazme.

Z rastjo kazalnikov te velikosti se sestava imenuje hipertonična, v primeru zmanjšanja pa hipotonična.

Če je normalni osmotski tlak nenormalen, se sproži poškodba celic. Da bi v kazalniku vrnili kazalnike osmotskega tlaka, lahko injicirajo raztopine, ki so izbrane, odvisno od bolezni, kar povzroči odstopanja AEC od norme.

Med njimi so:

• Hipotonična koncentrirana raztopina. Ko se uporablja v pravilnem odmerku, očisti rane iz gnoja in pomaga zmanjšati velikost alergijskega otekanja. Toda z napačnimi dozami izzove hitro polnjenje celic z raztopino, kar vodi do njihovega hitrega preloma;
• Hipertonična raztopina. Z uvedbo te raztopine v kri prispeva k izboljšanju izločanja vodnih celic v žilnem sistemu;
• Redčenje zdravil v izotonični raztopini. Pripravki se v tej raztopini mešajo z normalnimi vrednostmi ODC. Natrijev klorid je najpogosteje mešan izdelek.

Dnevno vzdrževanje normalnih ravni UEC se spremlja z znojnimi žlezami in ledvicami. Ne omogočajo učinkov izdelkov, ki ostanejo po presnovi na telesu, z ustvarjanjem zaščitnih membran.

Zato osmotski tlak krvi skoraj vedno niha na enaki ravni. Z aktivno fizično aktivnostjo je možno močno povečati učinkovitost. Toda v tem primeru telo hitro stabilizira kazalnike.

Interakcija rdečih krvnih celic z raztopinami, odvisno od njihovega osmotskega tlaka.

Kaj se zgodi z odstopanji?

S povečanjem osmotskega tlaka krvi se vodne celice premaknejo iz eritrocitov v plazmo, zaradi česar se celice deformirajo in izgubijo svojo funkcionalnost. Z zmanjšanjem koncentracije osmola se poveča nasičenost celice z vodo, kar vodi do povečanja njene velikosti in deformacije membrane, ki se imenuje hemoliza.

Za hemolizo je značilno dejstvo, da ko je deformirana večina krvnih celic - rdečih krvničk, imenovanih tudi rdeče krvne celice, potem beljakovina hemoglobina vstopi v plazmo, potem pa postane prosojna.

Hemolizo delimo na naslednje vrste:

Osmotski in onkotski tlak krvi

Osmotski in onkotski tlak krvne plazme

Med različnimi indikatorji notranjega okolja telesa, osmotski in onkotski tlak zasedajo eno od glavnih mest. To so toge homeostatske konstante notranjega okolja in njihovo odstopanje (povečanje ali zmanjšanje) je nevarno za vitalno aktivnost organizma.

Osmotski tlak

Osmotski tlak krvi je tlak, ki se pojavi na vmesniku raztopin soli ali drugih nizko molekularnih spojin različnih koncentracij.

Njegova vrednost je posledica koncentracije osmotsko aktivnih snovi (elektrolitov, neelektrolitov, beljakovin), raztopljenih v krvni plazmi, in uravnava transport vode iz zunajcelične tekočine v celice in obratno. Osmotski tlak krvne plazme je običajno 290 ± 10 mosmol / kg (v povprečju enako 7,3 atm. Ali 5,600 mm Hg ali 745 kPa). Približno 80% osmotskega tlaka krvne plazme je posledica natrijevega klorida, ki je popolnoma ioniziran. Rešitve, katerih osmotski tlak je enak krvni plazmi, se imenujejo izotonični ali izo-kozmični. Te vključujejo 0,85-0,90% raztopino natrijevega klorida in 5,5% raztopino glukoze. Rešitve z nižjim osmotskim tlakom kot v krvni plazmi se imenujejo hipotonične in z večjim pritiskom se imenujejo hipertonične.

Osmotski tlak krvi, limfe, tkiva in znotrajceličnih tekočin je približno enak in ima zadostno konstantnost. Treba je zagotoviti normalno delovanje celic.

Onkotski tlak

Onkotični krvni tlak - je del osmotskega tlaka krvi, ki ga ustvarjajo plazemski proteini.

Velikost onkotičnega pritiska se giblje od 25-30 mm Hg. (3,33- 3,99 kPa) in 80% določimo z albuminom zaradi njihove majhnosti in najvišje vsebnosti v krvni plazmi. Onkotski tlak ima pomembno vlogo pri uravnavanju izmenjave vode v telesu, in sicer pri zadrževanju v krvnem obtoku. Onkotski tlak vpliva na tvorbo tkivne tekočine, limfe, urina, absorpcije vode iz črevesja. Ko se plazemski onkotski tlak zmanjša (npr. Pri boleznih jeter, zmanjšanju proizvodnje albumina ali bolezni ledvic, ko se poveča izločanje beljakovin v urinu), se razvijejo edemi, ker se voda slabo zadržuje v žilah in gre v tkiva.

Kaj je Osmotski tlak

Pomen besede osmotski tlak v slovarju medicinskih izrazov:

Osmotski tlak - prekomerni hidrostatični tlak na raztopino, ločeno od čistega topila s polprepustno membrano, pri kateri se preneha difuzija topila skozi membrano. Raven O. v celicah in notranje okolje organizma igra pomembno vlogo v procesih njegove življenjske dejavnosti.

Pomen besede osmotski tlak v slovarju Brockhaus in Efron:

Osmotski tlak - glej Osmoza.

Opredelitev "osmotskega tlaka" s strani TSB:

Osmotski tlak je difuzni tlak, termodinamični parameter, ki opisuje nagnjenost raztopine, da se zmanjša v koncentraciji, ko je v stiku s čistim topilom zaradi protistrupnosti molekul topila in topila. Če se raztopina loči od čistega topila s polprepustno membrano, je možna le enostranska difuzija - osmotska absorpcija topila skozi membrano v raztopino. V tem primeru je O. d. Na voljo za neposredno merjenje z vrednostjo, ki je enaka presežnemu tlaku, uporabljenemu iz raztopine pri osmotskem ravnotežju (glej Osmoza). O.d. je posledica zmanjšanja kemijskega potenciala topila v prisotnosti raztopine. Tendenca sistema, da izenači kemijske potenciale v vseh delih svoje prostornine in gre v stanje z nižjo stopnjo proste energije, povzroči osmotski (difuzijski) prenos snovi. V idealnih in izjemno razredčenih raztopinah ni odvisno od narave topila in raztopin. pri konstantni temperaturi se določi le s številom
"Kinetični elementi" - ioni, molekule, asociacije ali koloidni delci - na enoto volumna raztopine. Prve meritve O. je opravil V. Pfeffer (1877), kjer so raziskovali vodne raztopine trsnega sladkorja. Njegovi podatki so omogočili J. H. van'tu Hoffu, da ugotovi (1887) odvisnost O. od koncentracije raztopljene snovi, ki po obliki sovpada z Boyle-Mariottejevim zakonom za idealne pline. Izkazalo se je, da je O. d. (P) numerično enako tlaku, ki bi ga imela raztopina, če bi bila pri določeni temperaturi v idealnem plinu in je zasedla prostornino, ki je enaka volumnu raztopine. Za zelo razredčene raztopine snovi, ki niso disociantne, je vzorec, ugotovljen z zadostno natančnostjo, opisan z enačbo:
pi.V = nRT, kjer je n število molov raztopljene snovi v volumnu raztopine V. R je univerzalna plinska konstanta. T je absolutna temperatura. V primeru disociacije snovi v raztopini v ione, se faktor i> 1, van't Hoffov koeficient, vnese v desno stran enačbe. z združitvijo raztopine i + in Cl minus izločajo se skozi škrge, v plazilce morja (kače in želve) in v ptice preko posebnih solnih žlez, ki se nahajajo v predelu glave. Mg 2+ ioni, SO₄ 2-, 18 / 18031124.tif se v teh organizmih izločajo skozi ledvice. A. d. V hiper- in hiposmotosnih organizmih lahko nastanejo tako ioni, ki prevladujejo v zunanjem okolju, kot tudi produkti presnove. Na primer, pri morskih psih in žarkih nastanejo O. s 60% s sečnino in trimetilamonijem. v krvni plazmi sesalcev - predvsem zaradi ionov Na + in Cl minus. ličink insektov zaradi različnih presnovkov z nizko molekulsko maso. Pri morskih enoceličnih, iglokožih, mehkužcih glavonožcev, mešanicah in drugih izoosmotskih organizmih, pri katerih je O. d.
Razpon povprečnih vrednosti O v celicah organizmov, ki niso sposobni vzdrževati osmotske homeostaze, je zelo širok in je odvisen od vrste in starosti organizma, vrste celic in O. okolja. V optimalnih pogojih se skupni celični sok zemeljskih organov v močvirskih rastlinah giblje od 2 do 16, v stepskih od 8 do 40 at. V različnih celicah rastline je lahko O. dramatično drugačna (npr. Pri mangrove O. celični sok je približno 60 atm, O. v ksilemskih posodah pa ne presega 1–2 atm). Homo-osmotski organizmi, t.j. sposobni vzdrževati relativno konstantnost O., so povprečni in območje nihanj O. je različno (deževnik je 3,6-4,8 atm, sladkovodne ribe 6,0-6,6), oceanske koščene ribe - 7.8-8.5, morski pes - 22.3-23.2, sesalci - 6.6-8.0 atm). Pri sesalcih je O. večine bioloških tekočin enaka O. krvi (izjema so tekočine, ki jih izločajo nekatere žleze - slina, znoj, urin itd.). O. of, ustvarjenih v celicah živali z visoko molekularnimi spojinami (beljakovine, polisaharidi, itd.), Je zanemarljivo, vendar igra pomembno vlogo v presnovi (glej onkotski tlak).
Yu.V. Natochin, V. V. Kabanov.
Lit.: Melvin-Hughes E.A., Fizikalna kemija, trans. iz angleščine, Prince 1-2, M., 1962. Tečaj fizikalne kemije, ur. Ya.I. Gerasimova, t. 1-2, M. - L., 1963-1966. Pasynsky AG, Koloidna kemija, 3. izd., M., 1968: Prosser L., Brown F., Primerjalna fiziologija živali, trans. iz angleščine, M., 1967. Griffin D., Novik El., Živi organizem, trans. iz angleščine., 1973. Nobel P., Fiziologija rastlinskih celic (fizikalno-kemijski pristop), trans. iz angleščine, M., 1973.
Shematski prikaz osmometra: A - komora za raztopino. B - kamera za topilo. M - membrana. Ravni tekočin v ceveh pri osmotskem ravnotežju: a in b - v pogojih enakih zunanjih pritiskov v komorah A in B, rho._A =
rho._B, istočasno H - kolona tekočine, ki uravnava osmotski tlak. b - v pogojih neenakosti zunanjih pritiskov, ko rho._A - rho._B = pi..

Povejte svojim prijateljem, kaj je - osmotski tlak. Delite to na svoji strani.

Osmoza in osmotski tlak

Če raztopino in topilo ločimo s polprepustno pregrado (membrano), ki omogoča prosto prehodno molekulo topila in molekuli zadrževanja raztopine, opazimo enostransko difuzijo topila.

Ta vrsta difuzije je posledica dejstva, da je število molekul topila na volumsko enoto večje kot v istem volumnu raztopine, ker so v raztopinskem delu prostornine zasedene molekule raztopine. Zaradi molekularnega gibanja premikanje molekul topila skozi membrano iz topila v raztopino prevladuje nad njihovim gibanjem v nasprotni smeri.

Enostranska difuzija topila v raztopino se imenuje osmoza, sila, ki povzroča osmozo, ki se nanaša na površinsko enoto polprepustne membrane, pa se imenuje osmotski tlak.

Kot posledica osmoze in difuzije se ravni koncentracije izločijo in načini, na katere se ta izravnava doseže, so bistveno drugačni. V procesu difuzije se enakost koncentracij doseže s premikanjem molekul raztopine in v primeru osmoze s premikanjem molekul topila.

Mehanizma osmoze ni mogoče razložiti le z dejstvom, da polprepustne membrane igrajo vlogo sita s celicami, skozi katere prosto prehajajo molekule topil, vendar ne prehajajo molekule raztopljene snovi.

Očitno je mehanizem osmoze veliko bolj zapleten. Tu imajo pomembno vlogo struktura in sestava membrane.

Odvisno od narave membrane bo mehanizem osmoze drugačen. V nekaterih primerih skozi membrano prosto prehajajo le tiste snovi, ki se v njem raztopijo, v drugih primerih pa membrana medsebojno deluje z topilom, pri čemer nastane vmesne krhke spojine, ki se zlahka razgradijo, in na koncu lahko predstavlja tudi porozni septum z določenimi velikostmi por.

Za merjenje osmotskega tlaka v posodi s polprepustnimi stenami se testna raztopina vlije in tesno zapre z zamaškom, v katerega je vstavljena cev, ki je priključena na manometer. Tak instrument za merjenje osmotskega tlaka se imenuje osmometer.

Osmometer z raztopino se potopi v posodo s topilom. Na začetku postopka se topilo iz zunanje posode razprši v osmometer z večjo hitrostjo kot z njim, zato se nivo tekočine v osmometrski cevki dvigne, kar povzroči hidrostatični tlak, ki se postopoma povečuje. S povečevanjem hidrostatskega tlaka se izenači hitrost difuzije topila v osmometer in iz osmometra, kar povzroči stanje dinamičnega ravnovesja, naraščanje tekočine v cevi osmometra se ustavi.

Hidrostatični tlak, določen z osmozo, služi kot merilo osmotskega tlaka.

Merjenje osmotskega tlaka z osmometrom ni vedno mogoče z zadostno natančnostjo, saj ni membran, ki bi lahko zadržale vse delce topila. Izmerjena vrednost osmotskega tlaka za isto raztopino bo zato do neke mere odvisna od narave membrane.

Osmotski tlak nastopi samo na meji med raztopino in topilom (ali raztopino drugačne koncentracije), če je ta meja tvorjena s polprepustnim septumom. Raztopina, ki jo vsebuje običajno posodo, ne izvaja nobenega pritiska na svoje stene, razen običajnega hidrostatskega tlaka. Zato osmotskega tlaka ne smemo obravnavati kot lastnost raztopine ali topila ali same raztopine, ampak kot lastnost sistema topila in raztopine s polprepustno pregrado med njimi.

Raullovi zakoni so običajna imena kvantitativnih zakonov, ki jih je leta 1887 odkril francoski kemik F. M. Raul, ki opisuje nekatere lastnosti koligativnih (odvisno od koncentracije, ne pa tudi narave raztopljene snovi) raztopin.

Prvi zakon Raula [uredi]

Prvi Raúlov zakon povezuje pritisk nasičene pare nad raztopino s svojo sestavo; Oblikuje se tako:

· Parcialni tlak nasičene pare komponente raztopine je neposredno sorazmeren z njegovo molarno frakcijo v raztopini in koeficient sorazmernosti je enak tlaku nasičene pare nad čisto komponento.

Za binarno raztopino, sestavljeno iz komponent A in B (komponenta A, ki jo smatramo za topilo), je bolj primerno uporabiti drugačno formulacijo:

· Relativno zmanjšanje parnega tlaka topila nad raztopino ni odvisno od narave topila in je enako njegovi molarni frakciji v raztopini.

Na površini je manj molekul topil, ki lahko izhlapijo, ker solutec zavzema del prostora.

Rešitve, za katere je izpolnjen zakon Raula, se imenujejo idealne. Idealno za vse koncentracije so raztopine, katerih komponente so po fizikalnih in kemijskih lastnostih zelo podobne (optični izomeri, homologi itd.), Katerih oblikovanje ne spremlja sprememba volumna in sproščanje ali absorpcija toplote. V tem primeru so sile intermolekularne interakcije med homogenimi in heterogenimi delci približno enake, nastajanje raztopine pa je posledica samo faktorja entropije.

Odstopanja od prava Raula [uredi]

Rešitve, katerih sestavni deli se bistveno razlikujejo po fizikalnih in kemijskih lastnostih, se ravnajo po pravu Raula samo na področju zelo majhnih koncentracij; pri visokih koncentracijah so opazili odstopanja od Raulovega zakona. V primeru, ko so dejanski parni tlaki v mešanici večji od tistih, ki jih izračuna Raulov zakon, se imenujejo pozitivna odstopanja. Nasprotni primer je, ko so parcialni parni tlaki komponent manjši od izračunanih - negativnih odstopanj.

Razlog za odstopanja od Raulovega zakona je dejstvo, da homogeni delci med seboj vplivajo drugače kot heterogeno (močnejši v primeru pozitivnih in šibkejših v primeru negativnih odstopanj).

Realne rešitve s pozitivnimi odstopanji od Raulovega zakona so oblikovane iz čistih komponent z absorpcijo toplote (ΔN.)_rešitev > 0); prostornina raztopine je večja od vsote začetnih volumnov komponent (ΔV> 0). Rešitve z negativnimi odstopanji od Raulovega zakona se oblikujejo s sproščanjem toplote (ΔN)_rešitev −1 · kg. Ker ena molarna raztopina ni neomejeno razredčena, za to na splošno ni zadovoljen drugi Raulov zakon in vrednosti teh konstant dobimo z ekstrapolacijo odvisnosti od območja nizkih koncentracij do m = 1 mol / kg.

Za vodne raztopine v enačbah drugega zakona Raula se molarna koncentracija včasih nadomesti z molarjem. V splošnem primeru je takšna zamenjava nezakonita, pri raztopinah, katerih gostota pa se razlikuje od 1 g / cm3, lahko pride do večjih napak.

Drugi zakon Raula omogoča eksperimentalno določanje molekulskih mas spojin, ki ne morejo disociirati v danem topilu; lahko se uporablja tudi za določanje stopnje disociacije elektrolitov.

Elektrolitske raztopine [uredi]

Raulovi zakoni niso izpolnjeni za rešitve (celo neskončno razredčene), ki izvajajo raztopine elektrotehnike. Da bi upoštevali ta odstopanja, je Vant-Hoffs uvedel korekcijo zgornjih enačb, izotonični koeficient i, ki implicitno upošteva disociacijo molekul raztopljene snovi:

Neprispevnost raztopin elektrolitov Raoulovim zakonom in Vant-Hoffovemu principu je služila kot izhodišče za S. Arrhenius, da ustvari teorijo elektrolitske disociacije.

Elastičnost Nasičenje - elastičnost vodne pare, podana je maksimalna možna temperatura. Večja je, višja je temperatura zraka. Posledično se začne kondenzacija vodne pare.

Ebullioscopic konstanta je razlika med vreliščem raztopine in temperaturo čistega topila.

Krioskopska konstanta je razlika med zmrzovalno točko raztopine in temperaturo čistega topila.

74. Pojav osmoze, njena vloga v bioloških sistemih. Osmotski tlak. Vant-Hoffov zakon.

Raztopine izotonične, hipo-in hipertonične.

Pojav osmoze opazimo v okoljih, kjer je mobilnost topila večja od mobilnosti topil. Pomemben poseben primer osmoze je osmoza skozi polprepustno membrano. Polprepustne membrane se imenujejo membrane, ki imajo dovolj visoko prepustnost za vse, vendar samo za nekatere snovi, zlasti za topila. (Mobilnost raztopin v membrani se nagiba na ničlo). Praviloma je to posledica velikosti in mobilnosti molekul, npr. Molekula vode je manjša kot večina molekul raztopljenih snovi. Če taka membrana loči raztopino in čisto topilo, se koncentracija topila v raztopini izkaže za manj visoko, saj je del njenih molekul nadomeščen z molekulami raztopine (glej sliko 1). Posledica tega je, da se prehod delcev topila iz komore, ki vsebuje čisto topilo v raztopino, pojavlja pogosteje kot v nasprotni smeri. V skladu s tem se bo volumen raztopine povečal (in koncentracija snovi se bo zmanjšala), medtem ko se bo volumen topila ustrezno zmanjšal.

Pomen osmoze [uredi]

Osmoza igra pomembno vlogo v mnogih bioloških procesih. Membrana, ki obdaja normalno krvno celico, je prepustna samo za molekule vode, kisik, nekatere hranilne snovi, raztopljene v krvi in ​​produkte celične aktivnosti; za velike proteinske molekule, ki se raztopijo v celici, je nepropustna. Zato so beljakovine, ki so tako pomembne za biološke procese, znotraj celice.

Osmoza sodeluje pri prenosu hranil v debla visokih dreves, kjer prenos kapilar ne more opraviti te funkcije.

Osmoza se pogosto uporablja v laboratorijski tehnologiji: pri določanju molarnih lastnosti polimerov, koncentraciji raztopin, študiju različnih bioloških struktur. Osmotski pojavi se včasih uporabljajo v industriji, na primer pri pripravi določenih polimernih materialov, čiščenju visoko mineralizirane vode z metodo reverzne osmoze tekočin.

Rastlinske celice uporabljajo tudi osmozo za povečanje volumna vakuole, tako da razširi celične stene (turgorski tlak). Rastlinske celice to počnejo s shranjevanjem saharoze. S povečanjem ali zmanjšanjem koncentracije saharoze v citoplazmi lahko celice uravnavajo osmozo. To poveča elastičnost celotne rastline. Številni premiki rastlin so povezani s spremembami turgorskega tlaka (npr. Premiki laskov graha in drugih plezalnih rastlin). Sladkovodni protozoji imajo tudi vakuolo, vendar je naloga najenostavnejših vakuolov le črpanje odvečne vode iz citoplazme, da se ohrani stalna koncentracija raztopljenih snovi.

Osmoza ima pomembno vlogo tudi v ekologiji vodnih teles. Če se koncentracija soli in drugih snovi v vodi dvigne ali pade, bodo prebivalci teh voda umrli zaradi škodljivih učinkov osmoze.

Osmotski tlak (označen s π) - prekomerni hidrostatski tlak na raztopino, ločen od čistega topila s polprepustno membrano, pri kateri se preneha difuzija topila skozi membrano. Ta pritisk skuša izenačiti koncentracijo obeh raztopin zaradi protitrupiranja molekul topila in topil.

ZAKON VANT-GOFFA opisuje odvisnost OSMOTSKEGA tlaka od razredčenih raztopin na temperaturo in molarno koncentracijo raztopine:
Van't Hoff je prišel do zaključka, da je Avogadrov zakon veljaven tudi za razredčene raztopine. Eksperimentalno je ugotovil, da osmotski tlak, ki je merilo za željo dveh različnih rešitev na obeh straneh membrane, da izenači koncentracijo v šibkih rešitvah, ni odvisen samo od koncentracije, temveč tudi od temperature in zato upošteva zakone termodinamike plinov. Van't Hoff je izrazil osmotski tlak s formulo PV = iRT, kjer P pomeni osmotski tlak snovi, raztopljene v tekočini; V je volumen; R je plinska konstanta; T - temperatura in i - koeficient, ki je pogosto enak 1 za pline, in za raztopine, ki vsebujejo soli - več kot ena. Van't Hoff je lahko razložil, zakaj se vrednost i spremeni tako, da ta koeficient povežemo s številom ionov v raztopini. Študije razredčenih raztopin, ki jih je opravil Van't Hoff, so bile razlog za teorijo elektrolitske disociacije S. Arrheniusa. Kasneje je Arrhenius prispel v Amsterdam in delal z Vant-Hoffom.

Izotonična raztopina (izoosmotska raztopina) - raztopina, katere osmotski tlak je enak osmotskemu tlaku krvne plazme; na primer 0,9% vodna raztopina natrijevega klorida, 5% vodna raztopina glukoze. Vse te rešitve se uporabljajo pri zdravljenju različnih bolezni za lajšanje zastrupitve in drugih manifestacij bolezni. Izotonična rasvtora, za razliko od hipertoničnega in hipertoničnega (ki se ne uporablja za intravensko dajanje), ne povzroči hemolize rdečih krvnih celic, če se dajejo intravensko.

Hipotonične raztopine se razlikujejo od izotonične nižje koncentracije in s tem nižjega osmotskega tlaka. Pri stiku s tkivi voda iz hipotoničnih raztopin vstopi v tkivne celice. Posledica tega je, da nabreknejo, in če se voda prekomerno nabira v njih, se prekinejo celične membrane, to je celična liza.

Uporaba hipotoničnih raztopin natrijevega klorida v praksi je zelo omejena. V nekaterih primerih se uporabljajo za pripravo raztopin snovi, ki se uporabljajo za infiltracijsko anestezijo. Vpliv anestetikov na hipotonične raztopine se poveča, saj slednji prispevajo k globljemu prodoru snovi v tkiva.

Hipertonične raztopine, raztopine, katerih osmotski tlak je višji od osmotskega tlaka v rastlinskih ali živalskih celicah in tkivih. Glede na funkcionalno, vrstno in ekološko specifičnost celic je osmotski tlak v njih drugačen, raztopina, hipertonična za nekatere celice, je lahko izotonična ali celo hipotonična za druge, pri potopitvi v rastlinske celice v G. p. sesanje vode iz celic, ki se zmanjšajo v prostornini, nato pa se nadaljnja kompresija ustavi in ​​protoplazma zaostaja za celične stene (glej Plasmolysis). Rdeče krvne celice ljudi in živali v G. p. prav tako izgubijo vodo in zmanjšajo prostornino. G. r. V kombinaciji s hipotoničnimi raztopinami in izotoničnimi raztopinami merimo osmotski tlak v živih celicah in tkivih.