logo

Ciśnienie osmotyczne jest

CIŚNIENIE OSMOTYCZNE - nacisk na roztwór oddzielony od czystego rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę, gdy osmoza zatrzymuje się, to znaczy przejście cząsteczek rozpuszczalnika do roztworu przez półprzepuszczalną membranę oddzielającą je lub przejście cząsteczek rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę z roztworu mniej skoncentrowanego do roztworu, bardziej skoncentrowany. Półprzepuszczalne membrany to naturalne lub sztuczne folie, które są przepuszczalne tylko dla cząsteczek rozpuszczalnika (np. Wody) i nie są przepuszczalne dla cząsteczek substancji rozpuszczonej. Osmoza i O. d. Odgrywają dużą rolę w utrzymywaniu stężenia substancji rozpuszczonych w płynach ustrojowych na pewnym fizjologicznie niezbędnym poziomie, aw konsekwencji w dystrybucji wody między tkankami i komórkami. Podczas badania izolowanych komórek i tkanek ważne jest, aby sztuczna pożywka hodowlana była izotoniczna względem środowiska naturalnego. Wraz z wprowadzaniem różnych rodzajów płynów do ciała, najmniejsze zakłócenia są powodowane przez roztwory z O. of., Równe O. płynów ciała.

Pomiar O. (Osmometria) znajduje szerokie zastosowanie do definicji mola. masy (masy) biologicznie czynnych substancji wysokocząsteczkowych, takich jak białka, węglowodany, kwasy nukleinowe itp. Pomiar wielkości tlenu optycznego musi być dokonywany przy użyciu instrumentów zwanych osmometrami (rys.). Liczba cząsteczek wody zderzających się od strony wody z półprzepuszczalną membraną utworzoną przez miedź ferro-synergistyczną jest większa niż liczba cząsteczek wody zderzających się z tą membraną od strony p-ra, ponieważ stężenie cząsteczek wody w p-re jest niższe niż w czystej wodzie. W wyniku tego pojawia się osmoza i występuje nadmierne ciśnienie hydrostatyczne na roztwór, pod działaniem którego zwiększa się szybkość przejścia cząsteczek wody przez membranę do czystej wody. Jeśli nadciśnienie w roztworze osiągnie wartość równą O. D. roztworu, wówczas liczba cząsteczek wody przechodzących przez membranę w obu kierunkach staje się taka sama, osmoza zatrzymuje się, a między roztworem a rozpuszczalnikiem po obu stronach półprzepuszczalnego błona, ustala się równowaga osmotyczna. Zatem ciśnienie osmotyczne powstaje tylko w przypadku, gdy roztwór i rozpuszczalnik są oddzielone od siebie półprzepuszczalną membraną.

A. Wyizolowane komórki lub tkanki są najłatwiej mierzone za pomocą plazmolizy. W tym celu badane obiekty umieszcza się w roztworach o różnych stężeniach substancji, w odniesieniu do których błona komórkowa jest nieprzenikalna. Roztwory z O. d. Wyższe niż O. d. Zawartość komórek (roztwory hipertoniczne) powodują marszczenie się komórek - plazmoliza z powodu transferu wody z komórki do rr. Roztwory o zawartości O. niższej niż O. z zawartości komórek (roztwory hipotoniczne) powodują wzrost objętości komórek w wyniku przejścia wody z roztworu do komórki. Roztwory z O. of., Równe O. of. Zawartości komórek (roztwory izotoniczne), nie powodują zmiany objętości komórek. Znając koncentrację takich p-ra, oblicz je O. d.; taka sama będzie wartość O. d. i zawartość komórek. Ważnym czynnikiem determinującym przepływ wody przez błonę komórkową, zwłaszcza w początkowym etapie procesu, mogą być potencjały błonowe, które powodują elektroosmotyczny ruch wody przez ścianę komórkową, tzw. nieprawidłowa osmoza (patrz elektroosmoza). W takich przypadkach pomiar O. metodą plazmolizy jest niedokładny.

Definicja O. roztworów zawierających substancje niskocząsteczkowe, dla których trudno jest przygotować nieprzepuszczalną membranę, jest wytwarzana metodami pośrednimi, zwykle przez pomiar spadku temperatury krzepnięcia roztworu (patrz Kriometria).

J. van't Hoff wykazał, że O. d. Rozcieńczone roztwory nieelektrolitów przestrzegają praw ustanowionych dla ciśnienia gazów (patrz) i można je obliczyć za pomocą równania podobnego do równania Clapeyrona - Mendelejewa dla gazów:

gdzie π to ciśnienie osmotyczne, v to objętość roztworu w l, n to liczba moli rozpuszczonego nieelektrolitu, T to temperatura w skali bezwzględnej, R jest stałą, wartość liczbowa jest taka sama jak dla gazów (R dla gazy równe 82,05 * 10 -3 l-atm / deg-mol).

Powyższe równanie jest matematycznym wyrażeniem prawa Van't Hoffa: O. d. Rozcieńczony p-ra jest równy ciśnieniu, które wytworzyłoby substancję rozpuszczoną, będąc w stanie gazowym i zajmując objętość równą objętości p-ra w tej samej temperaturze. Wprowadzając stężenie molowe w równaniu - с = n v, otrzymujemy π = c * RT.

O. D. roztworu elektrolitu jest większa niż O. D. roztworu nieelektrolitu o takim samym stężeniu molowym. Tłumaczy się to dysocjacją cząsteczek elektrolitu w p-re na jony, w wyniku czego wzrasta stężenie kinetycznie aktywnych cząstek, wartość O.d.

Liczba i, wskazująca, ile razy O. (de) roztworu elektrolitu jest większa niż O. ((l) roztworu nieelektrolitu o tym samym stężeniu molowym, nazywa się współczynnikiem izotonicznym Van't Hoffa:

Wartość liczbowa i zależy od natury elektrolitu i jego stężenia w p-re. W przypadku słabych elektrolitów wartość i można obliczyć za pomocą wzoru:

gdzie a jest stopniem dysocjacji elektrolitu, a N jest liczbą jonów, w której rozpada się jedna cząsteczka elektrolitu. Dla rozcieńczonych roztworów silnych elektrolitów można przyjąć wartość równą N.

Z powyższego wynika, że ​​O. d. Roztworu elektrolitu można obliczyć za pomocą równania:

gdzie c to stężenie molowe.

Jeśli p-re, oprócz substancji rozpuszczonych o niskiej masie cząsteczkowej, zawiera substancje wysokocząsteczkowe (koloidy), wówczas O. d., Ze względu na substancje wysokocząsteczkowe, na wniosek H. Schade'a, onkotycznego lub koloidowo-osmotycznego ciśnienia.

Ogólne O. of. Ludzkie osocze krwi jest zwykle równe 7,6 atm, ciśnienie onkotyczne, spowodowane głównie białkami osocza, wynosi tylko 0,03–0,04 atm. Ciśnienie onkotyczne, pomimo małej wartości w porównaniu z ogólnym O. d. Osocza krwi, odgrywa dużą rolę w dystrybucji wody między krwią a tkankami ciała.

Wiele biopolimerów, na przykład białek, kwasów nukleinowych itp., Będących polielektrolitami, gdy ulega dysocjacji w p-re, tworzy wielokrotnie naładowane jony (poliony) dużego mola. masy (masy), dla których membrana osmometryczna jest nieprzenikalna, oraz zwykłe jony o małych rozmiarach przechodzące przez membranę półprzepuszczalną. Jeśli wypełnianie osmometru zawiera polielektrolit, jony o niskiej masie cząsteczkowej dyfundujące przez membranę są nierównomiernie rozłożone po obu stronach membrany (patrz Równowaga membranowa). Nadmiar ciśnienia hydrostatycznego obserwowany w osmometrze będzie wynosił πБ = πБ + π1 - π2, gdzie πБ - O. д, z powodu biopolimeru, a π1 i π2 - О. д. odpowiednio. Podczas pomiaru O. mostów biopolimerów, należy wziąć pod uwagę możliwość nierównomiernego rozkładu elektrolitów o małej masie cząsteczkowej po obu stronach półprzepuszczalnej membrany osmometrycznej lub do wykonania pomiarów z wystarczającym nadmiarem elektrolitu o małej masie cząsteczkowej, specjalnie wprowadzonego do bp biopolimeru. W tym przypadku elektrolit o niskiej masie cząsteczkowej jest rozmieszczony prawie równomiernie po obu stronach półprzepuszczalnej membrany, przy czym = π1 = π2 i πБ = πН.

Osmoregulacja

Połączenie mechanizmów zapewniających utrzymanie O. w płynach ustrojowych na optymalnym poziomie dla metabolizmu nazywa się osmoregulacją. Uzyskiwanie informacji ze stref receptorów o zmianie barwnika O. krwi, q. n c. zawiera szereg mechanizmów, które przywracają system do optymalnego stanu dla organizmu. Włączenie zachodzi na dwa sposoby: nerwowy i humoralny. Odchylenie wielkości O. od optymalnego poziomu jest wychwytywane w organizmie przez osmoreceptory (patrz), wśród nich-rykh centralne miejsce zajmują centralne osmoreceptory zlokalizowane w nadpęcherzowych i okołokomorowych jądrach podwzgórza (patrz).

Komórki jądra nadpobocznego podwzgórza są w stanie wydzielać hormon antydiuretyczny (ADH), wzdłuż aksonów tych komórek przemieszcza się do przysadki mózgowej, gdzie gromadzi się i jest uwalniany do ogólnego krążenia (patrz Vasopressin). ADH wpływa na reabsorpcję wody w dystalnym nefronie i może powodować zwężenie światła naczyń. Sygnały aferentne, które regulują wydzielanie ADH, wchodzą do podwzgórza z wolumetrycznych receptorów (wolumoreceptorów) lewego przedsionka, z receptorów łuku aorty, z osmoreceptorów wewnętrznej tętnicy szyjnej, z receptorów barotidowych i chemoreceptorów zatoki szyjnej. Wzrost O. płynu pozakomórkowego powoduje wzrost wydzielania ADH zarówno przez samo ciśnienie osmotyczne, jak i przez zmniejszenie objętości płynu pozakomórkowego podczas odwodnienia organizmu. Tak więc na przydział ADH mają wpływ dwa systemy alarmowe: alarm z osmoreceptorów i alarm z baroreceptorów i receptorów objętości. Jednak głównym ogniwem regulującym wydzielanie ADH jest jednak O. e. Osocza krwi działającego na osmoreceptory podwzgórza.

Szczególna rola w utrzymaniu fiziolu. Wartości O. d. Należą do jonów sodu (patrz). Odwodnienie następuje dokładnie w związku ze zmianą zawartości jonów Na +. Po odwodnieniu z powodu zmian w zawartości jonów Na +, spadek objętości krwi tętniczej i płynu międzykomórkowego jest rejestrowany przez receptory objętości, impulsy od do-ryh wzdłuż ścieżek nerwowych docierają do części c. n wieś, regulująca uwalnianie jednego z hormonów mineralokortykoidowych - aldosteronu (patrz), zwiększa reabsorpcję sodu. Centralną regulację wydzielania aldosteronu prowadzi wytwarzający podwzgórze czynnik uwalniający adrenokortykotropinę (czynnik uwalniający ACTH), który reguluje wydzielanie hormonu adrenokortykotropowego (ACTH) tworzonego przez przedni płat przysadki mózgowej (patrz hormon adrenokortykotropowy). Istnieje opinia, że ​​wraz z wpływem ACTH na wydzielanie aldosteronu, istnieje specjalne centrum regulacji wydzielania aldosteronu znajdującego się w śródmózgowiu. Tutaj pojawia się impulsacja aferentna, gdy objętość płynu międzykomórkowego spada w wyniku zmian w zawartości jonów sodu. Komórki centrum regulacji wydzielania aldosteronu w śródmózgowiu są zdolne do wydzielania nerwowego - powstały hormon wchodzi do nasady, gdzie gromadzi się i jest uwalniany stamtąd do krwi. Ten hormon nazywany jest adrenoglomerotropiną (AGTG).

Wydzielanie ADH i aldosteronu może być również regulowane przez angiotensynę (patrz), najwyraźniej przez jej działanie na określone receptory neuronów podwzgórza. Układ renina-angiotensyna w nerkach może działać jako strefa receptora objętościowego, która reaguje na zmianę przepływu krwi przez nerki.

Oddawanie moczu (patrz diureza), transkapilarna wymiana płynu i jonów (patrz metabolizm wody i soli), pocenie się (patrz), uwalnianie płynu przez płuca (350–400 utracone z wydychanym powietrzem dziennie wpływa również na normalizację zmodyfikowanego O. ml wody) i wypłynęła ciecz. - kish. drogi (100-200 ml wody jest tracone z kałem).

Sama krew ma zdolność normalizowania O. Może pełnić rolę bufora osmotycznego we wszystkich możliwych przesunięciach zarówno w kierunku nadciśnienia osmotycznego, jak i niedociśnienia. Najwyraźniej ta funkcja krwi jest związana, po pierwsze, z redystrybucją jonów między osoczem a krwinkami czerwonymi, a po drugie ze zdolnością białek osocza do wiązania lub uwalniania jonów.

Przy zmniejszeniu zasobów wodnych organizmu lub zakłóceniu normalnego stosunku między wodą a solami mineralnymi (hl. Obr. Chlorek sodu) występuje pragnienie (patrz), zadowolenie z cięcia pomaga w utrzymaniu fiziolu.

poziom bilansu wodnego i równowagi elektrolitowej w organizmie (patrz Homeostaza).


Bibliografia: NV Bladergren Chemia fizyczna w medycynie i biologii, przeł. z nim. 102 i in., M., 1951; RG Wagner Definicja ciśnienia osmotycznego w książce: Fizich. metody chemii organicznej, wyd. A. Weisberger, trans. z angielskiego, t. 1, s. 270, M., 1950, bibliogr.; Ginetsinsky A. G. Mechanizmy fizjologiczne równowagi woda-sól, M. - JI., 1963; Gubanov N. I. i Utepbergenov A. A. Medyczna biofizyka, s. 149, M., 1978; H a-t o h i N. Yu V. Funkcja jonizacji regulująca nerkę, D., 1976; S tp i e-va X. K. Ekstreneryjne mechanizmy osmoregulacji, Alma-Ata, 1971, bibliogr.; Williams V. i Williams X. Chemia fizyczna dla biologów, przeł. z angielskiego, z. 146 M., 1976; Fizjologia nerek, wyd. Yu V. Natochina, JI., 1972; Andersson B. Regulacja poboru wody, Physiol. Rev., v. 58, str. 582, 1978, bibliogr.


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

Encyklopedia medyczna - ciśnienie osmotyczne

Powiązane słowniki

Ciśnienie osmotyczne

Ciśnienie osmotyczne - ciśnienie na roztwór oddzielony od czystego rozpuszczalnika przez membranę przepuszczalną tylko dla cząsteczek rozpuszczalnika (membrana półprzepuszczalna), przy której zatrzymuje się osmoza. Osmoza odnosi się do spontanicznej penetracji (dyfuzji) cząsteczek rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę do roztworu lub z roztworu o niższym stężeniu do roztworu o wyższym stężeniu.

Ciśnienie osmotyczne mierzy się za pomocą osmometrów. Schemat najprostszego osmometru pokazano na rysunku.

Obwód osmometru: 1 - woda; Worek 2-celofanowy (półprzepuszczalny); 3 - rozwiązanie; 4 - szklana rurka; h - wysokość słupa cieczy (miara ciśnienia osmotycznego).

Folie z celofanu, kolodionu itp. Są stosowane jako membrany półprzepuszczalne.

Ciśnienie osmotyczne rozcieńczonych roztworów nieelektrolitów w stałej temperaturze jest proporcjonalne do stężenia molowego roztworu i przy stałym stężeniu do temperatury absolutnej. Roztwory o równym ciśnieniu osmotycznym są nazywane izotonicznymi. Rozwiązanie o wysokim ciśnieniu osmotycznym nazywane jest hipertonicznym, a przy mniejszym - hipotoniczne.

Osmoza i ciśnienie osmotyczne odgrywają dużą rolę w wymianie wody między komórkami a ich środowiskiem. Ciśnienie osmotyczne krwi człowieka wynosi zwykle 7,7 atm i jest określane przez całkowite stężenie wszystkich substancji rozpuszczonych w osoczu. Część ciśnienia osmotycznego krwi, określona przez stężenie białek osocza i równa normie 0,03-0,04 atm, nazywana jest ciśnieniem onkotycznym. Ciśnienie onkotyczne odgrywa znaczącą rolę w dystrybucji wody między krwią a limfą.

Patrz także Dializa, roztwory izotoniczne. Elektrolity.

Ciśnienie osmotyczne to ciśnienie zewnętrzne na roztwór, oddzielone od czystego rozpuszczalnika półprzepuszczalną membraną, przy której zatrzymuje się osmoza. Osmoza odnosi się do jednostronnej dyfuzji rozpuszczalnika do roztworu przez oddzielającą je półprzepuszczalną membranę (pergamin, pęcherz zwierzęcy, błony kolodionu, celofan). Takie membrany są przepuszczalne dla rozpuszczalników, ale nie pozwalają na przejście substancji rozpuszczonych. Osmozę obserwuje się również, gdy półprzepuszczalna membrana oddziela dwa roztwory o różnych stężeniach, podczas gdy rozpuszczalnik przechodzi przez membranę z mniej stężonego roztworu do bardziej stężonego roztworu. Wielkość ciśnienia osmotycznego roztworu zależy od stężenia w nim cząstek aktywnych kinetycznie (cząsteczek, jonów, cząstek koloidalnych).

Pomiar O. powinien być przeprowadzany przy użyciu przyrządów zwanych osmometrami. Schemat najprostszego osmometru pokazano na rys. Naczynie 1 wypełnione roztworem testowym, którego dno jest półprzepuszczalną membraną, zanurza się w naczyniu 2 za pomocą czystego rozpuszczalnika. Z powodu osmozy, rozpuszczalnik przejdzie do naczynia 1, aż nadmierne ciśnienie hydrostatyczne, zmierzone przez kolumnę cieczy o wysokości h, osiągnie wartość, przy zatrzymanej osmozie. Równocześnie ustala się równowaga osmotyczna między roztworem i rozpuszczalnikiem, charakteryzująca się równością szybkości przepływu cząsteczek rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę do roztworu i cząsteczek roztworu do rozpuszczalnika. Nadmiar ciśnienia hydrostatycznego kolumny cieczy o wysokości h jest miarą O. roztworu. O. Definicja Rozwiązania są często wytwarzane metodą pośrednią, na przykład poprzez pomiar obniżenia punktu zamarzania roztworów (patrz Kriometria). Ta metoda jest szeroko stosowana do określenia przepływu krwi O., osocza krwi, limfy, moczu.

Ciśnienie osmotyczne izolowanych komórek mierzy się za pomocą plazmolizy. W tym celu badane komórki umieszcza się w roztworach o różnych stężeniach dowolnej substancji rozpuszczonej, dla których ściana komórkowa jest nieprzenikalna. Roztwory z O. d. Większe niż O. d. Zawartość komórek (roztwory hipertoniczne), powodują marszczenie komórek (plazmoliza) z powodu uwalniania wody z komórki, roztwory

z O. niższą niż O. z zawartości komórek (roztwory hipotoniczne), powodują pęcznienie komórek w wyniku przejścia wody z roztworów do komórki. Roztwór z O. of., Równy O. of. Zawartość komórek - izotoniczny (patrz. Roztwory izotoniczne), nie powoduje zmiany objętości komórki. Znając stężenie takiego roztworu, O. zawartości komórki oblicza się za pomocą równania (1).

O. d. Rozcieńczone roztwory nieelektrolitów są zgodne z prawami ustanowionymi dla ciśnienia gazu i można je obliczyć za pomocą równania van't Hoffa:

gdzie n jest ciśnieniem osmotycznym, s oznacza stężenie roztworu (w molach na 1 l roztworu), T oznacza temperaturę w skali bezwzględnej, R jest stałe (0,08205 l · atm / deg · mol).

O. d. Roztwór elektrolitu jest większy niż O. d. Roztwór nieelektrolityczny o takim samym stężeniu molowym. Wynika to z dysocjacji cząsteczek rozpuszczonego elektrolitu na jony, w wyniku czego stężenie kinetycznie aktywnych cząstek w roztworze wzrasta. O. d. Dla rozcieńczonych roztworów elektrolitów oblicza się równanie:

gdzie i jest współczynnikiem izotonicznym, który pokazuje, ile razy O. roztworu elektrolitu jest większe niż O. roztworu nieelektrolitu o tym samym stężeniu molowym.

Ogólny O. of. Ludzkiej krwi jest zwykle równy 7 - 8 atm. Część O. krwi spowodowana zawartymi w niej substancjami wysokocząsteczkowymi (głównie białkami osocza) nazywana jest onkotycznym lub koloidowo-osmotycznym ciśnieniem krwi, które zwykle wynosi 0,03-0,04 atm. Pomimo niewielkiej wartości ciśnienie onkotyczne odgrywa ważną rolę w regulacji wymiany wody między układem krążenia a tkankami. Pomiar O. powinien być szeroko stosowany do określania masy cząsteczkowej ważnych biologicznie substancji wysokocząsteczkowych, takich jak białka. Osmoza i ciśnienie osmotyczne odgrywają ważną rolę w procesach osmoregulacji, tj. Utrzymywania stężenia osmotycznego substancji rozpuszczonych w płynach ustrojowych na pewnym poziomie. Wraz z wprowadzaniem różnych rodzajów płynów do krwi i do przestrzeni pozakomórkowej, roztwory izotoniczne, tj. Roztwory O., które są równe O. płynu ustrojowego, powodują najmniejsze zaburzenia w organizmie. Zobacz także Przepuszczalność.

Ciśnienie osmotyczne u ludzi

Osmotyczne ciśnienie krwi jest ciśnieniem, które sprzyja penetracji wodnego rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę w kierunku bardziej stężonej kompozycji.

Z tego powodu wymiana wody między tkankami a krwią zachodzi w ludzkim ciele. Można go mierzyć za pomocą osmometru lub krioskopowo.

Co decyduje o wartości osmotycznej

Na wskaźnik ten wpływa liczba elektrolitów i nieelektrolitów rozpuszczonych w osoczu krwi. Co najmniej 60% stanowi zjonizowany chlorek sodu. Roztwory, których ciśnienie osmotyczne zbliża się do ciśnienia plazmy, nazywane są izotonicznymi.

Jeśli ta wartość jest zmniejszona, to ten skład nazywany jest hipotoniczny, aw przypadku jego nadmiaru - hipertoniczny.

Podczas zmiany normalnego poziomu roztworu w tkankach komórek są uszkodzone. Normalizacja stanu płynu może być wprowadzona z zewnątrz, a skład będzie zależał od charakteru choroby:

  • Rozwiązanie hipertoniczne sprzyja usuwaniu wody do naczyń.
  • Jeśli ciśnienie jest normalne, leki są rozcieńczane w roztworze izotonicznym, zwykle chlorku sodu.
  • Hipotoniczny stężony roztwór może prowadzić do pęknięcia komórek. Woda, przenikając do komórki krwi, szybko ją wypełnia. Ale dzięki odpowiedniej dawce pomaga oczyścić rany od ropy, aby zmniejszyć obrzęk alergiczny.

Nerki i gruczoły potowe zapewniają, że wskaźnik ten nie ulega zmianie. Tworzą barierę ochronną, która zapobiega wpływowi produktów metabolicznych na organizm.

Dlatego ciśnienie osmotyczne u ludzi prawie zawsze ma stałą wartość, ostry skok może wystąpić tylko po intensywnym wysiłku fizycznym. Ale samo ciało wciąż szybko normalizuje tę liczbę.

Jak wpływa na jedzenie

Właściwe odżywianie - gwarancja zdrowia całego ciała ludzkiego. Zmiana ciśnienia występuje w przypadku:

  • Spożywanie dużych ilości soli. Prowadzi to do odkładania się sodu, dzięki czemu ściany naczyń krwionośnych stają się odpowiednio gęste, co zmniejsza klirens. W tym stanie organizm nie radzi sobie z usuwaniem płynu, co prowadzi do zwiększenia krążenia krwi i wysokiego ciśnienia krwi, pojawienia się obrzęku.
  • Niewystarczające spożycie płynu. Gdy organizm nie ma wystarczającej ilości wody, zaburza się równowaga wody, krew gęstnieje, a ilość rozpuszczalnika, to znaczy zmniejsza się woda. Osoba odczuwa silne pragnienie, ugasiwszy to, rozpoczyna proces wznawiania pracy mechanizmu.
  • Wykorzystanie fast foodów lub naruszenie narządów wewnętrznych (wątroby i nerek).

Jak się mierzy i co mówią wskaźniki

Wielkość ciśnienia osmotycznego osocza krwi mierzy się, gdy zamarza. Średnio wartość ta wynosi zwykle 7,5–8,0 atm. Wraz ze wzrostem temperatury roztwór zamrażający będzie wyższy.

Część wielkości osmotycznej wytwarza ciśnienie onkotyczne, powstaje z białek osocza. Odpowiada za regulację wymiany wody. Onkotyczne ciśnienie krwi wynosi zwykle 26-30 mm Hg. Art. Jeśli wskaźnik zmienia się w mniejszym kierunku, pojawia się obrzęk, ponieważ ciało nie radzi sobie dobrze z wydalaniem płynu i gromadzi się w tkankach.

Może się to zdarzyć w przypadku choroby nerek, długotrwałego głodzenia, gdy skład krwi zawiera mało białka lub z problemami z wątrobą, w którym to przypadku albumina jest odpowiedzialna za niepowodzenie.

Wpływ na ludzkie ciało

Niewątpliwie osmoza i ciśnienie osmotyczne są głównymi czynnikami wpływającymi na elastyczność tkanek i zdolność organizmu do zachowania kształtu komórek i narządów wewnętrznych. Dostarczają składników odżywczych do tkanek.

Aby zrozumieć, co to jest, musisz umieścić czerwoną krwinkę w wodzie destylowanej. Z czasem cała komórka zostanie wypełniona wodą, błona erytrocytów zapadnie się. Ten proces nazywa się hemolizą.

Jeśli komórka jest zanurzona w stężonym roztworze soli, traci kształt i elastyczność, będzie się marszczyć. Plazmoliza prowadzi do utraty czerwonych krwinek. W roztworze izotonicznym oryginalne właściwości pozostaną.

Ciśnienie osmotyczne zapewnia normalny ruch wody w organizmie.

Ciśnienie osmotyczne

Ciśnienie osmotyczne (oznaczone π) - nadmierne ciśnienie hydrostatyczne na roztwór, oddzielone od czystego rozpuszczalnika półprzepuszczalną membraną, przy której zatrzymuje się dyfuzja rozpuszczalnika przez membranę. To ciśnienie ma tendencję do wyrównywania stężeń obu roztworów ze względu na przeciwdziałanie dyfuzji cząsteczek substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika.

Miara gradientu ciśnienia osmotycznego, to znaczy różnica potencjału wodnego dwóch roztworów oddzielonych półprzepuszczalną membraną, nazywana jest tonicznością. Rozwiązanie, które ma wyższe ciśnienie osmotyczne w porównaniu z innym rozwiązaniem, nazywa się hipertonicznym i ma niższe ciśnienie hipotoniczne.

Ciśnienie osmotyczne może być bardzo znaczące. Na drzewie, na przykład, pod działaniem ciśnienia osmotycznego, sok roślinny (woda z rozpuszczonymi w nim substancjami mineralnymi) unosi się wzdłuż ksylemu od korzeni do góry. Same zjawiska kapilarne nie są w stanie wytworzyć wystarczającej siły udźwigu - na przykład sekwoi muszą dostarczyć rozwiązanie do wysokości do 100 metrów. Jednocześnie na drzewie ruch skoncentrowanego roztworu, jakim jest sok warzywny, nie jest niczym ograniczony.

Jeśli takie rozwiązanie znajduje się w zamkniętej przestrzeni, na przykład w komórce krwi, wówczas ciśnienie osmotyczne może prowadzić do pęknięcia błony komórkowej. Z tego powodu leki przeznaczone do wstrzykiwania do krwi rozpuszcza się w izotonicznym roztworze zawierającym tyle chlorku sodu (chlorku sodu), ile jest konieczne do zrównoważenia ciśnienia osmotycznego wytwarzanego przez płyn komórkowy. Jeśli wstrzykiwane leki były sporządzane na wodzie lub bardzo rozcieńczonym (hipotonicznym względem cytoplazmy) roztworze, ciśnienie osmotyczne, zmuszając wodę do przenikania do komórek krwi, prowadziłoby do ich pęknięcia. Ale jeśli za dużo roztworu chlorku sodu zostanie wstrzyknięte do krwi (3-5-10%, roztwory hipertoniczne), woda z komórek wyjdzie i skurczą się. W przypadku komórek roślinnych dochodzi do oderwania protoplastu od ściany komórkowej, co nazywa się plazmolizą. Odwrotny proces, który ma miejsce, gdy skurczone komórki są umieszczane w bardziej rozcieńczonym roztworze, jest odpowiednio deplazmolizą.

Wielkość ciśnienia osmotycznego wytwarzanego przez roztwór zależy od ilości, a nie od chemicznej natury rozpuszczonych w nim substancji (lub jonów, jeśli cząsteczki substancji ulegają dysocjacji), dlatego ciśnienie osmotyczne jest właściwością kolegialną roztworu. Im większe stężenie substancji w roztworze, tym większe wytwarzane przez nią ciśnienie osmotyczne. Ta reguła, zwana prawem ciśnienia osmotycznego, wyraża się prostą formułą, bardzo podobną do pewnego prawa idealnego gazu:

gdzie i jest izotonicznym stosunkiem roztworu; C oznacza stężenie molowe roztworu wyrażone jako kombinacja podstawowych jednostek SI, to jest w mol / m3, a nie w zwykłym mol / l; R jest uniwersalną stałą gazową; T to termodynamiczna temperatura roztworu.

Pokazuje również podobieństwo właściwości cząstek substancji rozpuszczonej w lepkim środowisku rozpuszczalnika z cząstkami idealnego gazu w powietrzu. Ważność tego punktu widzenia potwierdzają eksperymenty J. B. Perrina (1906): rozkład cząstek emulsji żywicy gummigut w słupie wody był zasadniczo zgodny z prawem Boltzmanna.

Ciśnienie osmotyczne, które zależy od zawartości białek w roztworze, nazywa się onkotycznym (0,03 - 0,04 atm.). Przy długotrwałym głodzeniu, chorobie nerek, stężenie białek we krwi spada, zmniejsza się ciśnienie onkotyczne we krwi i pojawiają się obrzęki onkotyczne: woda przechodzi z naczyń do tkanek, gdzie πONK więcej Gdy procesy ropne πONK w ognisku zapalenia wzrasta 2-3 razy, ponieważ liczba cząstek wzrasta z powodu zniszczenia białek. W organizmie ciśnienie osmotyczne powinno być stałe (7 7,7 atm.). Dlatego roztwory izotoniczne (roztwory, których ciśnienie osmotyczne wynosi πPLASMA ≈ 7,7 atm. (0,9% NaCl - roztwór soli, 5% roztwór glukozy). Rozwiązania hipertoniczne, dla których π jest większe niż πPLASMA, stosowany w medycynie do oczyszczania ran z ropy (10% NaCl), w celu usunięcia obrzęku alergicznego (10% CaCl2, 20% glukozy), jako leki przeczyszczające (Na2TAK4∙ 10H2O, MgSO4∙ 7H2O).

Prawo ciśnienia osmotycznego można wykorzystać do obliczenia masy cząsteczkowej danej substancji (ze znanymi dodatkowymi danymi).

5.4. Osmoza. Ciśnienie osmotyczne

Wszystkie rozwiązania są rozproszone. Dyfuzja jest równomiernym rozkładem substancji na całą objętość roztworu, który płynie we wszystkich kierunkach. Jego siłą napędową jest dążenie systemu do maksymalnej entropii. Możesz stworzyć warunek, w którym dyfuzja zachodzi tylko w jednym kierunku. W tym celu roztwór i rozpuszczalnik są oddzielone półprzepuszczalną membraną, przez którą mogą przejść tylko małe cząsteczki (jony).

Osmoza to jednostronna dyfuzja rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę z rozpuszczalnika do roztworu lub z rozcieńczonego roztworu - do bardziej stężonego. Siłą napędową osmozy jest chęć wyrównania stężenia substancji rozpuszczonej po obu stronach membrany. Proces przebiega spontanicznie i towarzyszy mu wzrost entropii. Granicą jego wystąpienia jest stan równowagi.

Ciśnienie wywierane przez rozpuszczalnik na membranę nazywane jest ciśnieniem osmotycznym (strOSM). Ciśnienie osmotyczne opisuje równanie van't Hoffa:

(a) dla nieelektrolitów: pOSM = Cm· R · T

gdzie R jest uniwersalną stałą gazu, równą 8,13 j / mol · K,

T - temperatura bezwzględna, K.

ZM - stężenie molowe roztworu, mol / l

i jest izotonicznym współczynnikiem (współczynnik Van't Hoffa) charakteryzującym dysocjację elektrolitu na jony

Błony komórkowe zwierząt i organizmów roślinnych są przepuszczalne dla wody i małych jonów. Przechodząc przez nie, woda tworzy ciśnienie osmotyczne. Normalne ciśnienie plazmy wynosi 740 - 780 kPa (37 0 C). Ciśnienie osmotyczne osocza i innych płynów biologicznych wynika głównie z obecności elektrolitów. W mniejszym stopniu ciśnienie jest wytwarzane przez cząstki białka koloidalnego, które nie przechodzą przez membranę. Ciśnienie osmotyczne wytwarzane przez białka nazywane jest onkotycznym. To tylko 3 - 4 kPa. Homeostaza osmotyczna z powodu pracy nerek, płuc, skóry. Zadanie przeniesienia substancji przeciwko gradientowi stężenia nazywa się osmotycznym.

Osmoza leży u podstaw wielu procesów fizjologicznych: przyswajania pokarmu, wydalania produktów odpadowych, aktywnego transportu wody.

W praktyce medycznej stosowane są roztwory izoosmotyczne z krwią (roztwory fizjologiczne). Na przykład NaCl (0,9%), glukoza (4,5%). Wprowadzenie roztworów soli fizjologicznej do krwi, płynu mózgowo-rdzeniowego i innych płynów biologicznych danej osoby nie powoduje konfliktu osmotycznego (ryc. 8).

Wraz z wprowadzeniem roztworu hipotonicznego (strOSM 780 kPa).

Figura 8 - Komórka w roztworze (a) izotoniczna, (b) hipotoniczna, (c) hipertoniczna

Zastosowanie roztworów hipertonicznych w medycynie

(a) 10% roztwór NaCl stosuje się do leczenia ran ropnych;

(b) 25% roztwór MgSO44 stosowany jako lek przeciwnadciśnieniowy;

(c) stosuje się różne roztwory hipertoniczne do leczenia jaskry.

Ważną cechą roztworów stosowanych do iniekcji dożylnych jest ich osmolarność i osmolalność. Charakteryzują zawartość cząstek, które nie mogą dyfundować przez błonę komórkową.

Osmotyczne ciśnienie krwi: co jest mierzone i jakie czynniki wpływają na odchylenia od normy

Ciśnienie osmotyczne krwi (ODC) jest poziomem siły, która krąży rozpuszczalnik (dla naszego ciała jest to woda) przez błonę erytrocytów.

Utrzymanie poziomu następuje na podstawie ruchu z roztworów, które są mniej skoncentrowane w tych, w których stężenie wody jest większe.

Ta interakcja jest wymianą wody między krwią a tkankami ludzkiego ciała. Jony, glukoza, białka i inne użyteczne elementy skoncentrowane we krwi.

Normalne ciśnienie osmotyczne wynosi 7,6 atm., Lub 300 mOsmol, co odpowiada 760 mm Hg.

Osmol to stężenie jednego mola rozpuszczonego w elektrolicie na litr wody. Stężenie osmotyczne we krwi jest dokładnie określone przez ich pomiar.

Czym jest JDC?

Środowisko komórek z błoną jest nieodłącznie związane z tkankami i elementami krwi, woda łatwo przez nią przechodzi i praktycznie nie przenika rozpuszczonych substancji. Dlatego odchylenie ciśnienia osmotycznego może prowadzić do wzrostu krwinek czerwonych oraz utraty wody i deformacji.

W przypadku erytrocytów i większości tkanek wzrost spożycia soli w organizmie, który gromadzi się na ścianach naczyń krwionośnych i ogranicza przepływ naczyń krwionośnych, jest szkodliwy.

Ciśnienie to jest zawsze na tym samym poziomie i jest regulowane przez receptory zlokalizowane w podwzgórzu, naczyniach krwionośnych i tkankach.

Ich wspólną nazwą są osmoreceptory, to oni utrzymują ODC na właściwym poziomie.

Jednym z najbardziej stabilnych parametrów krwi jest osmotyczne stężenie osocza, które utrzymuje normalne osmotyczne ciśnienie krwi za pomocą hormonów i sygnałów ciała - uczucie pragnienia.

Co to jest normalne UDC?

Normalne wskaźniki ciśnienia osmotycznego są wskaźnikami krioskopii, nie przekraczającymi 7,6 atm. Analiza określa punkt, w którym krew zamarza. Normalne wskaźniki zamrożenia dla osoby to 0,56-0,58 stopni Celsjusza, co odpowiada 760 mm Hg.

Oddzielny typ APC jest wytwarzany przez białka osocza. Również ciśnienie osmotyczne białek osocza nazywane jest ciśnieniem onkotycznym. Ciśnienie to jest kilkakrotnie niższe niż ciśnienie wytwarzane w osoczu przez sole, ponieważ białka mają wysoki poziom masy cząsteczkowej.

W odniesieniu do innych elementów osmotycznych ich obecność jest nieznaczna, chociaż są one zawarte we krwi w wielu ilościach.

Wpływa to na ogólną wydajność JDC, ale w małym stosunku (jedna cała dwieście dwudziestą) do ogólnej wydajności.

Odpowiada to 0,04 atm., Lub 30 mm Hg. Dla wskaźników osmotycznego ciśnienia krwi znaczący jest ich czynnik ilościowy i ruchliwość, a nie masa rozpuszczonych cząstek.

Opisane ciśnienie przeciwdziała silnemu ruchowi rozpuszczalnika z krwi do tkanek i wpływa na transfer wody z tkanek do naczyń. Dlatego obrzęk tkanek postępuje, co jest konsekwencją zmniejszenia stężenia białka w osoczu.

Nieelektrolit zawiera niższe stężenie osmotyczne niż elektrolit. Jest to odnotowane, ponieważ. To, że cząsteczki elektrolitu rozpuszczają jony, co prowadzi do wzrostu stężenia cząstek aktywnych, które charakteryzują stężenie osmotyczne.

Co wpływa na odchylenia ciśnienia osmotycznego?

Odruchowe zmiany w aktywności narządów wydalniczych prowadzą do podrażnienia osmoreceptorów. Kiedy są zapalone, eliminują z organizmu nadmiar wody i soli, które dostały się do krwi.

Ważną rolę odgrywa tu skóra, której tkanki odżywiają się nadmiarem wody z krwi lub zwracają ją do krwi, wraz ze wzrostem ciśnienia osmotycznego.

Wydajność normalnego ODC zależy od ilościowego nasycenia krwi elektrolitami i nieelektrolitami, które rozpuszczają się w osoczu krwi.

Co najmniej sześćdziesiąt procent to zjonizowany chlorek potasu. Roztwory izotoniczne to rozwiązania, w których poziom APC jest bliski plazmy.

Wraz ze wzrostem wskaźników tej wielkości skład nazywany jest hipertonicznym, aw przypadku spadku - hipotoniczny.

Jeśli normalne ciśnienie osmotyczne jest nieprawidłowe, następuje uszkodzenie komórek. Aby przywrócić wskaźniki ciśnienia osmotycznego we krwi, mogą wstrzykiwać roztwory, które są wybierane w zależności od choroby, wywołując odchylenia AEC od normy.

Wśród nich są:

  • Hipotoniczny roztwór stężony. Po zastosowaniu w odpowiedniej dawce, oczyszcza rany z ropy i pomaga zmniejszyć obrzęk alergiczny. Ale przy niewłaściwych dawkach prowokuje szybkie napełnianie komórek roztworem, co prowadzi do ich szybkiego zerwania;
  • Rozwiązanie hipertoniczne. Wraz z wprowadzeniem tego roztworu do krwi przyczynia się do poprawy eliminacji komórek wodnych w układzie naczyniowym;
  • Rozcieńczanie leków w roztworze izotonicznym. Preparaty miesza się w tym roztworze z normalnymi wartościami ODC. Chlorek sodu jest najczęściej mieszanym produktem.

Codzienne utrzymanie prawidłowych poziomów UEC jest monitorowane przez gruczoły potowe i nerki. Nie pozwalają na działanie produktów, które pozostają po metabolizmie na organizm, tworząc ochronne błony.

Dlatego ciśnienie osmotyczne krwi prawie zawsze waha się na tym samym poziomie. Gwałtowny wzrost wydajności jest możliwy przy aktywnej aktywności fizycznej. Ale w tym przypadku samo ciało szybko stabilizuje wskaźniki.

Interakcja czerwonych krwinek z roztworami, w zależności od ich ciśnienia osmotycznego.

Co dzieje się z odchyleniami?

Wraz ze wzrostem ciśnienia osmotycznego krwi komórki wodne przemieszczają się z erytrocytów do plazmy, w wyniku czego komórki odkształcają się i tracą swoją funkcjonalność. Wraz ze spadkiem stężenia osmolu wzrasta nasycenie komórki wodą, co prowadzi do wzrostu jej wielkości i deformacji błony, co nazywa się hemolizą.

Hemoliza charakteryzuje się tym, że gdy ulega deformacji większość komórek krwi - krwinek czerwonych, zwanych także krwinkami czerwonymi, to białko hemoglobiny wchodzi do osocza, po czym staje się przezroczyste.

Hemoliza dzieli się na następujące typy:

Osmotyczne i onkotyczne ciśnienie krwi

Osmotyczne i onkotyczne ciśnienie osocza krwi

Wśród różnych wskaźników wewnętrznego środowiska ciała, ciśnienie osmotyczne i onkotyczne zajmują jedno z głównych miejsc. Są to sztywne stałe homeostazy środowiska wewnętrznego, a ich odchylenie (zwiększenie lub zmniejszenie) jest niebezpieczne dla żywotnej aktywności organizmu.

Ciśnienie osmotyczne

Ciśnienie osmotyczne krwi jest ciśnieniem, które występuje na granicy faz roztworów soli lub innych niskocząsteczkowych związków o różnych stężeniach.

Jego wartość wynika ze stężenia substancji osmotycznie czynnych (elektrolitów, nieelektrolitów, białek) rozpuszczonych w osoczu krwi i reguluje transport wody z płynu pozakomórkowego do komórek i odwrotnie. Ciśnienie osmotyczne osocza krwi wynosi zwykle 290 ± 10 mosmol / kg (średnio równe 7,3 atm., Lub 5600 mm Hg lub 745 kPa). Około 80% ciśnienia osmotycznego osocza krwi wynika z chlorku sodu, który jest całkowicie zjonizowany. Roztwory, których ciśnienie osmotyczne jest takie samo jak osocze krwi, nazywane są izotonicznymi lub izo-kosmicznymi. Obejmują one 0,85-0,90% roztwór chlorku sodu i 5,5% roztwór glukozy. Roztwory o niższym ciśnieniu osmotycznym niż w osoczu krwi nazywane są hipotonicznymi, a przy większym ciśnieniu nazywane są hipertonicznym.

Ciśnienie osmotyczne krwi, limfy, tkanek i płynów wewnątrzkomórkowych jest w przybliżeniu takie samo i ma wystarczającą stałość. Konieczne jest zapewnienie normalnego funkcjonowania komórek.

Ciśnienie onkotyczne

Onkotyczne ciśnienie krwi - jest częścią ciśnienia osmotycznego krwi wytwarzanej przez białka osocza.

Wielkość ciśnienia onkotycznego waha się od 25-30 mm Hg. (3,33-3,99 kPa) i 80% określa albumina ze względu na ich mały rozmiar i najwyższą zawartość w osoczu krwi. Ciśnienie onkotyczne odgrywa ważną rolę w regulacji wymiany wody w organizmie, a mianowicie w jej zatrzymywaniu w krwiobiegu. Ciśnienie onkotyczne wpływa na powstawanie płynu tkankowego, limfy, moczu, wchłanianie wody z jelita. Gdy ciśnienie onkotyczne w osoczu zmniejsza się (na przykład w chorobach wątroby, gdy produkcja albuminy jest zmniejszona lub choroba nerek, gdy zwiększa się wydalanie białka w moczu), rozwijają się obrzęki, ponieważ woda jest słabo zatrzymywana w naczyniach i przechodzi do tkanek.

Czym jest ciśnienie osmotyczne

Znaczenie słowa ciśnienie osmotyczne w słowniku terminów medycznych:

Ciśnienie osmotyczne - nadmierne ciśnienie hydrostatyczne na roztworze oddzielonym od czystego rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę, przy której zatrzymuje się dyfuzja rozpuszczalnika przez membranę. Poziom O. w komórkach i środowisku wewnętrznym organizmu odgrywa ważną rolę w procesach jego żywotnej aktywności.

Znaczenie słowa ciśnienie osmotyczne w słowniku Brockhaus i Efron:

Ciśnienie osmotyczne - patrz Osmoza.

Definicja „ciśnienia osmotycznego” przez TSB:

Ciśnienie osmotyczne jest ciśnieniem rozproszonym, parametrem termodynamicznym charakteryzującym tendencję roztworu do zmniejszania stężenia w kontakcie z czystym rozpuszczalnikiem z powodu przeciwdziałania dyfuzji cząsteczek substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika. Jeśli roztwór jest oddzielony od czystego rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę, wówczas możliwa jest tylko jednostronna dyfuzja - osmotyczna absorpcja rozpuszczalnika przez membranę do roztworu. W tym przypadku O. d. Staje się dostępny do bezpośredniego pomiaru o wartości równej nadciśnieniu zastosowanemu z roztworu w równowadze osmotycznej (patrz Osmoza). O. d. Jest spowodowany zmniejszeniem potencjału chemicznego rozpuszczalnika w obecności substancji rozpuszczonej. Tendencja systemu do wyrównywania potencjałów chemicznych we wszystkich częściach jego objętości i przechodzenia w stan o niższym poziomie swobodnej energii powoduje przeniesienie materii osmotycznej (dyfuzji). O. d. W idealnych i skrajnie rozcieńczonych roztworach nie zależy od charakteru rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonych. w stałej temperaturze określa się tylko liczbę
„Elementy kinetyczne” - jony, cząsteczki, asocjaty lub cząstki koloidalne - na jednostkę objętości roztworu. Pierwsze pomiary O. wykonał V. Pfeffer (1877), badając wodne roztwory cukru trzcinowego. Jego dane pozwoliły J. H. van't Hoffowi na ustalenie (1887) zależności O. od stężenia rozpuszczonej substancji, która zbiega się w formie z prawem Boyle'a-Mariotte'a dla gazów idealnych. Okazało się, że O. d. (P) jest liczbowo równe ciśnieniu, jakie miałaby substancja rozpuszczona, gdyby znajdowała się w stanie gazu doskonałego w danej temperaturze i zajmowała objętość równą objętości roztworu. W przypadku bardzo rozcieńczonych roztworów substancji niezdysocjujących wzór znaleziony z wystarczającą dokładnością jest opisany równaniem:
pi.V = nRT, gdzie n jest liczbą moli rozpuszczonej substancji w objętości roztworu V. R jest uniwersalną stałą gazu. T to temperatura absolutna. W przypadku dysocjacji substancji w roztworze na jony, współczynnik i> 1, współczynnik van't Hoffa, wprowadza się do prawej strony równania. ze skojarzeniem substancji rozpuszczonej i + i Cl minus są wydalane przez skrzela, gady morskie (węże i żółwie) i ptaki przez specjalne gruczoły solne znajdujące się w okolicy głowy. Jony Mg 2+, SO4 2-, 18 / 18031124. w tych organizmach są wydalane przez nerki. A. d. W organizmach hipo- i hipoosmotycznych mogą powstawać zarówno jony przeważające w środowisku zewnętrznym, jak i produkty przemiany materii. Na przykład w rybach rekinów i promieniach O. o 60% tworzy mocznik i trimetyloamoniowy. w osoczu krwi ssaków - głównie z powodu jonów Na + i Cl minus. w larwach owadów ze względu na różnorodność metabolitów o niskiej masie cząsteczkowej. W morskich jednokomórkowych, szkarłupniach, głowonogach, mieszankach i innych organizmach izoosmotycznych, w których O. d. Jest określany przez O. środowiska zewnętrznego i są mu równe, mechanizmy osmoregulacji są nieobecne (z wyłączeniem komórek).
Zakres średnich wartości O. w komórkach organizmów, które nie są zdolne do utrzymania homeostazy osmotycznej, jest dość szeroki i zależy od rodzaju i wieku organizmu, rodzaju komórek i O. środowiska. W optymalnych warunkach całkowity sok komórkowy narządów naziemnych roślin bagiennych waha się od 2 do 16 w. W stepowych, od 8 do 40 w. W różnych komórkach rośliny O. może być bardzo różna (na przykład w mangrowych O. sok komórkowy ma około 60 atm, a O. w naczyniach ksylemowych nie przekracza 1-2 atm). Organizmy homo-osmotyczne, tj. Zdolne do utrzymania względnej stałości O., są średnie, a zakres oscylacji O. jest inny (dżdżownica ma 3,6-4,8 atm, ryby słodkowodne mają 6,0-6,6, oceaniczne ryby kostne - 7,8-8,5, ryby rekinowe - 22,3-23,2, ssaki - 6,6-8,0 atm). U ssaków O. większości płynów biologicznych jest równa O. krwi (wyjątkiem są płyny wydzielane przez niektóre gruczoły - ślina, pot, mocz itp.). O. of, powstały w komórkach zwierząt za pomocą wysokocząsteczkowych związków (białek, polisacharydów itp.), Jest nieistotny, ale odgrywa ważną rolę w metabolizmie (patrz. Oncotic pressure).
Yu V. Natochin, V. V. Kabanov.
Lit.: Melvin-Hughes E. A., Chemia fizyczna, trans. z angielskiego, pr. 1-2, M., 1962. Przebieg chemii fizycznej, wyd. Ya. I. Gerasimova, t. 1-2, M. - L., 1963-1966. Pasynsky AG, Colloid chemistry, wyd. 3, M., 1968: Prosser L., Brown F., Porównawcza fizjologia zwierząt, trans. from English, M., 1967. Griffin D., Novik El., Żywy organizm, trans. z angielskiego., 1973. Nobel P., Fizjologia komórek roślinnych (podejście fizykochemiczne), trans. from English, M., 1973.
Schematyczny osmometr: A - komora do roztworu. B - kamera do rozpuszczalnika. M - membrana. Poziomy cieczy w probówkach w równowadze osmotycznej: aib - w warunkach równych ciśnień zewnętrznych w komorach A i B, gdy rho.A =
rho.B, jednocześnie H - kolumna płynu, równoważąca ciśnienie osmotyczne. b - w warunkach nierówności nacisków zewnętrznych, kiedy rho.A - rho.B = pi..

Powiedz znajomym, co to jest - ciśnienie osmotyczne. Udostępnij to na swojej stronie.

Osmoza i ciśnienie osmotyczne

Jeśli rozdzielisz roztwór i rozpuszczalnik za pomocą półprzepuszczalnej przegrody (membrany), która pozwala cząsteczce rozpuszczalnika swobodnie przejść i cząsteczce zatrzymującej substancję rozpuszczoną, obserwuje się jednostronną dyfuzję rozpuszczalnika.

Ten rodzaj dyfuzji wynika z faktu, że liczba cząsteczek rozpuszczalnika na jednostkę objętości jest większa niż w tej samej objętości roztworu, ponieważ w roztworze część objętości jest zajęta przez cząsteczki substancji rozpuszczonej. W wyniku ruchu molekularnego ruch cząsteczek rozpuszczalnika przez membranę z rozpuszczalnika do roztworu przeważa nad ich ruchem w przeciwnym kierunku.

Jednostronna dyfuzja rozpuszczalnika do roztworu nazywana jest osmozą, a siła powodująca osmozę, odnosząca się do jednostki powierzchni półprzepuszczalnej błony, nazywana jest ciśnieniem osmotycznym.

W wyniku osmozy i dyfuzji stężenie się obniża, a sposoby osiągania tego poziomu są zasadniczo różne. W procesie dyfuzji równość stężeń osiąga się przez przemieszczenie cząsteczek substancji rozpuszczonej, aw przypadku osmozy, przez przemieszczenie cząsteczek rozpuszczalnika.

Mechanizm osmozy nie może być wyjaśniony tylko przez fakt, że membrany półprzepuszczalne pełnią rolę sita z komórkami, przez które cząsteczki rozpuszczalnika swobodnie przechodzą, ale nie przechodzą rozpuszczonych cząsteczek.

Najwyraźniej mechanizm osmozy jest znacznie bardziej skomplikowany. Tutaj struktura i skład membrany odgrywają dużą rolę.

W zależności od natury membrany, mechanizm osmozy będzie inny. W niektórych przypadkach tylko te substancje, które rozpuszczają się w nim, swobodnie przechodzą przez membranę, w innych przypadkach membrana oddziałuje z rozpuszczalnikiem, tworząc pośrednie kruche związki, które łatwo ulegają rozpadowi, a na koniec mogą również stanowić porowatą przegrodę o pewnych rozmiarach porów.

Aby zmierzyć ciśnienie osmotyczne w naczyniu z półprzepuszczalnymi ścianami, roztwór testowy wlewa się i szczelnie zamyka korkiem, do którego wprowadza się rurkę połączoną z manometrem. Taki przyrząd do pomiaru ciśnienia osmotycznego nazywany jest osmometrem.

Osmometr z roztworem zanurza się w naczyniu z rozpuszczalnikiem. Na początku procesu rozpuszczalnik z zewnętrznego naczynia dyfunduje do osmometru z większą szybkością niż z niego, dlatego poziom cieczy w rurce osmometrycznej wzrasta, co powoduje w nim ciśnienie hydrostatyczne, które stopniowo wzrasta. Wraz ze wzrostem ciśnienia hydrostatycznego, szybkość dyfuzji rozpuszczalnika do osmometru i z osmometru jest wyrównana, co powoduje stan równowagi dynamicznej, wzrost cieczy w rurce osmometrycznej zatrzymuje się.

Ciśnienie hydrostatyczne ustalone przez osmozę służy jako miara ciśnienia osmotycznego.

Pomiar ciśnienia osmotycznego za pomocą osmometru nie zawsze jest możliwy z wystarczającą dokładnością, ponieważ nie ma membran zdolnych do zatrzymania wszystkich cząstek substancji rozpuszczonej. Zmierzona wartość ciśnienia osmotycznego dla tego samego roztworu będzie zatem w pewnym stopniu zależna od natury membrany.

Ciśnienie osmotyczne występuje tylko na granicy między roztworem a rozpuszczalnikiem (lub roztworem o innym stężeniu), jeśli ta granica jest utworzona przez ścianę półprzepuszczalną. Roztwór zawarty w zwykłym naczyniu nie wywiera żadnego nacisku na jego ściany, poza zwykłym ciśnieniem hydrostatycznym. Dlatego ciśnienie osmotyczne nie powinno być postrzegane jako właściwość substancji rozpuszczonej, rozpuszczalnika lub samego roztworu, ale jako właściwość układu rozpuszczalnika i roztworu z półprzepuszczalną barierą między nimi.

Prawa Raoula to powszechne nazwy praw ilościowych odkryte przez francuskiego chemika F. M. Raula w 1887 r., Opisujące niektóre z właściwości koligatywnych (w zależności od stężenia, ale nie charakteru rozpuszczonej substancji).

Pierwsze prawo Raula [edycja]

Pierwsze prawo Raula łączy ciśnienie pary nasyconej powyżej roztworu z jego składem; Jest sformułowany w następujący sposób:

· Ciśnienie cząstkowe pary nasyconej składnika roztworu jest wprost proporcjonalne do jego ułamka molowego w roztworze, a współczynnik proporcjonalności jest równy ciśnieniu pary nasyconej nad czystym składnikiem.

W przypadku roztworu binarnego składającego się ze składników A i B (komponent A, uważamy go za rozpuszczalnik), wygodniejsze jest użycie innego preparatu:

· Względne zmniejszenie częściowej prężności par rozpuszczalnika powyżej roztworu nie zależy od natury substancji rozpuszczonej i jest równe jej ułamkowi molowemu w roztworze.

Na powierzchni jest mniej cząsteczek rozpuszczalnika, które mogą odparować, ponieważ substancja rozpuszczona zajmuje część przestrzeni.

Rozwiązania, dla których spełnione jest prawo Raula, nazywa się idealnym. Idealne dla każdego stężenia są roztwory, których składniki są bardzo podobne pod względem właściwości fizycznych i chemicznych (izomery optyczne, homologi itp.), A powstawaniu których nie towarzyszy zmiana objętości i uwalnianie lub absorpcja ciepła. W tym przypadku siły oddziaływań międzycząsteczkowych między jednorodnymi i niejednorodnymi cząstkami są mniej więcej takie same, a tworzenie się roztworu jest spowodowane tylko czynnikiem entropii.

Odchylenia od prawa Raoula [edycja]

Roztwory, których składniki różnią się znacznie właściwościami fizycznymi i chemicznymi, przestrzegają prawa Raula tylko w zakresie bardzo małych stężeń; przy wysokich stężeniach obserwuje się odchylenia od prawa Raula. Przypadki, w których rzeczywiste częściowe ciśnienie pary nad mieszaniną jest większe niż obliczone przez prawo Raula, nazywane są odchyleniami dodatnimi. Przeciwny przypadek ma miejsce, gdy częściowe ciśnienie par składników jest mniejsze niż obliczone - ujemne odchylenia.

Powodem odstępstw od prawa Raula jest fakt, że jednorodne cząstki oddziałują na siebie inaczej niż niejednorodne (silniejsze w przypadku pozytywnych i słabszych w przypadku ujemnych odchyleń).

Prawdziwe rozwiązania z dodatnimi odchyleniami od prawa Raula powstają z czystych składników z absorpcją ciepła (ΔNrozwiązanie > 0); objętość roztworu jest większa niż suma początkowych objętości składników (ΔV> 0). Rozwiązania z ujemnymi odchyleniami od prawa Raula powstają wraz z uwalnianiem ciepła (ΔNrozwiązanie -1 kg, odpowiednio. Ponieważ jeden roztwór molowy nie jest nieskończenie rozcieńczony, drugie prawo Raula dla niego zasadniczo nie jest dla niego spełnione, a wartości tych stałych uzyskuje się przez ekstrapolację zależności od regionu niskich stężeń do m = 1 mol / kg.

W przypadku roztworów wodnych w równaniach drugiego prawa Raula stężenie molowe jest czasami zastępowane przez molowe. W ogólnym przypadku taka wymiana jest niezgodna z prawem, aw przypadku rozwiązań, których gęstość różni się od 1 g / cm ³, może prowadzić do znacznych błędów.

Druga zasada Raula umożliwia eksperymentalne określenie mas cząsteczkowych związków niezdolnych do dysocjacji w danym rozpuszczalniku; może być również wykorzystany do określenia stopnia dysocjacji elektrolitów.

Roztwory elektrolitów [edycja]

Prawa Raula nie są spełnione dla rozwiązań (nawet nieskończenie rozcieńczonych), które przewodzą elektryczność - roztwory elektrolitów. Aby wyjaśnić te odchylenia, Vant-Hoffs wprowadził korektę do powyższych równań, współczynnik izotoniczny i, który pośrednio bierze pod uwagę dysocjację cząsteczek rozpuszczonej substancji:

Niezłożenie roztworów elektrolitów na prawa Raoula i zasada Vanta-Hoffa posłużyły za punkt wyjścia dla S. Arrheniusa do stworzenia teorii dysocjacji elektrolitycznej.

Elastyczność Nasycenie - elastyczność pary wodnej, nadana maksymalna możliwa temperatura. Jest większa, im wyższa temperatura powietrza. W rezultacie rozpoczyna się kondensacja pary wodnej.

Stała ebullioskopowa jest różnicą między temperaturą wrzenia roztworu a temperaturą czystego rozpuszczalnika.

Stała krioskopowa jest różnicą między temperaturą krzepnięcia roztworu a temperaturą czystego rozpuszczalnika.

74. Zjawisko osmozy, jej rola w układach biologicznych. Ciśnienie osmotyczne. Prawo Vanta-Hoffa.

Rozwiązania izotoniczne, hipo- i hipertoniczne.

Zjawisko osmozy obserwuje się w środowiskach, w których ruchliwość rozpuszczalnika jest większa niż mobilność substancji rozpuszczonych. Ważnym szczególnym przypadkiem osmozy jest osmoza poprzez półprzepuszczalną membranę. Półprzepuszczalne membrany nazywane są membranami, które mają dostatecznie wysoką przepuszczalność nie dla wszystkich, ale tylko dla niektórych substancji, w szczególności dla rozpuszczalnika. (Ruchliwość substancji rozpuszczonych w membranie ma tendencję do zera). Z reguły jest to spowodowane wielkością i mobilnością cząsteczek, na przykład cząsteczka wody jest mniejsza niż większość cząsteczek substancji rozpuszczonych. Jeśli taka membrana oddziela roztwór od czystego rozpuszczalnika, stężenie rozpuszczalnika w roztworze okazuje się być mniejsze, ponieważ część jego cząsteczek jest zastępowana przez cząsteczki rozpuszczone (patrz Fig. 1). W rezultacie przejścia cząstek rozpuszczalnika z przedziału zawierającego czysty rozpuszczalnik do roztworu będą występować częściej niż w przeciwnym kierunku. W związku z tym objętość roztworu wzrośnie (a stężenie substancji zmniejszy się), podczas gdy objętość rozpuszczalnika odpowiednio spadnie.

Znaczenie osmozy [edycja]

Osmoza odgrywa ważną rolę w wielu procesach biologicznych. Membrana otaczająca normalne komórki krwi jest przepuszczalna tylko dla cząsteczek wody, tlenu, niektórych składników odżywczych rozpuszczonych we krwi i produktów aktywności komórek; dla dużych cząsteczek białka rozpuszczonych w komórce jest nieprzenikniona. Dlatego białka, które są tak ważne dla procesów biologicznych, pozostają wewnątrz komórki.

Osmoza bierze udział w przenoszeniu składników odżywczych w pniach wysokich drzew, gdzie transfer kapilarny nie jest w stanie wykonać tej funkcji.

Osmoza jest szeroko stosowana w technice laboratoryjnej: w określaniu molowych charakterystyk polimerów, stężenia roztworów, badaniu różnych struktur biologicznych. Zjawiska osmotyczne są czasami stosowane w przemyśle, na przykład przy wytwarzaniu pewnych materiałów polimerowych, oczyszczaniu wody wysoko zmineralizowanej metodą odwróconej osmozy cieczy.

Komórki roślinne wykorzystują również osmozę do zwiększenia objętości wakuoli, aby rozszerzyć ściany komórkowe (ciśnienie turgoru). Komórki roślinne robią to przechowując sacharozę. Zwiększając lub zmniejszając stężenie sacharozy w cytoplazmie, komórki mogą regulować osmozę. Zwiększa to elastyczność rośliny jako całości. Wiele ruchów roślin wiąże się ze zmianami ciśnienia turgoru (na przykład ruchami wąsów grochu i innych roślin pnących). Pierwotniaki słodkowodne mają również wakuolę, ale zadaniem najprostszych wakuoli jest tylko pompowanie nadmiaru wody z cytoplazmy, aby utrzymać stałe stężenie rozpuszczonych w niej substancji.

Osmoza odgrywa również ważną rolę w ekologii zbiorników wodnych. Jeśli stężenie soli i innych substancji w wodzie wzrośnie lub spadnie, mieszkańcy tych wód zginą z powodu niekorzystnych skutków osmozy.

Ciśnienie osmotyczne (oznaczone π) - nadmierne ciśnienie hydrostatyczne na roztwór, oddzielone od czystego rozpuszczalnika półprzepuszczalną membraną, przy której zatrzymuje się dyfuzja rozpuszczalnika przez membranę. To ciśnienie ma tendencję do wyrównywania stężeń obu roztworów ze względu na przeciwdziałanie dyfuzji cząsteczek substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika.

PRAWO VANT-GOFFA opisuje zależność OSMOTYCZNEGO CIŚNIENIA rozcieńczonych roztworów od temperatury i stężenia molowego roztworu:
Van't Hoff doszedł do wniosku, że prawo Avogadro obowiązuje również dla rozcieńczonych roztworów. Eksperymentalnie ustalił, że ciśnienie osmotyczne, które jest miarą pragnienia dwóch różnych roztworów po obu stronach membrany w celu wyrównania stężenia w słabych roztworach, zależy nie tylko od stężenia, ale także od temperatury, a zatem przestrzega praw termodynamiki gazów. Van't Hoff wyraził ciśnienie osmotyczne za pomocą wzoru PV = iRT, gdzie P oznacza ciśnienie osmotyczne substancji rozpuszczonej w cieczy; V to objętość; R oznacza stałą gazu; T - temperatura i i - współczynnik, który często jest równy 1 dla gazów i dla roztworów zawierających sole - więcej niż jeden. Van't Hoff był w stanie wyjaśnić, dlaczego wartość i zmienia się poprzez powiązanie tego współczynnika z liczbą jonów w roztworze. Badania rozcieńczonych roztworów przeprowadzone przez Van't Hoffa były uzasadnieniem dla teorii dysocjacji elektrolitycznej S. Arrheniusa. Następnie Arrhenius przybył do Amsterdamu i pracował z Vant-Hoffem.

Roztwór izotoniczny (roztwór izoosmotyczny) - roztwór, którego ciśnienie osmotyczne jest równe ciśnieniu osmotycznemu osocza krwi; na przykład 0,9% wodny roztwór chlorku sodu, 5% wodny roztwór glukozy. Wszystkie te rozwiązania są stosowane w leczeniu różnych chorób w celu złagodzenia zatrucia i innych objawów choroby. Izotoniczna raswtora, w przeciwieństwie do hipertonicznej i hipertonicznej (nie stosowana do podawania dożylnego), nie prowadzi do hemolizy czerwonych krwinek po podaniu dożylnym.

Roztwory hipotoniczne różnią się od izotonicznego niższego stężenia i odpowiednio niższego ciśnienia osmotycznego. Po kontakcie z tkankami woda z roztworów hipotonicznych wchodzi do komórek tkanki. W rezultacie pęcznieją, a jeśli woda gromadzi się w nich nadmiernie, pękają błony komórkowe, tj. Liza komórek.

Stosowanie hipotonicznych roztworów chlorku sodu w praktyce jest bardzo ograniczone. W niektórych przypadkach służą do przygotowania roztworów substancji stosowanych do znieczulenia infiltracyjnego. Działanie środków znieczulających w roztworach hipotonicznych jest zwiększone, ponieważ te ostatnie przyczyniają się do głębszej penetracji substancji do tkanek.

Roztwory hipertoniczne, roztwory, których ciśnienie osmotyczne jest wyższe niż ciśnienie osmotyczne w komórkach i tkankach roślinnych lub zwierzęcych. W zależności od funkcjonalnej, gatunkowej i ekologicznej specyficzności komórek, ciśnienie osmotyczne w nich jest różne, a roztwór, hipertoniczny dla niektórych komórek, może być izotoniczny lub nawet hipotoniczny dla innych. zasysa wodę z komórek, które zmniejszają swoją objętość, a następnie zatrzymuje się dalsza kompresja i protoplazma pozostaje w tyle za ścianami komórkowymi (patrz Plazmoliza). Czerwone krwinki ludzi i zwierząt w G. p. również tracą wodę i zmniejszają objętość. G. r. w połączeniu z roztworami hipotonicznymi i roztworami izotonicznymi stosuje się do pomiaru ciśnienia osmotycznego w żywych komórkach i tkankach.