OSMOTSKI TLAK - pritisak na otopinu odvojenu od čistog otapala polupropusnom membranom, kada se zaustavlja osmoza, tj. Prijelaz molekula otapala u otopinu kroz polupropusnu membranu koja ih odvaja ili prijelaz molekula otapala kroz polupropusnu membranu iz otopine manje koncentrirane u otopinu, više koncentrirano. Polupropusne membrane su prirodni ili umjetni filmovi koji su propusni samo za molekule otapala (npr. Voda) i nisu propusne za molekule otopljene tvari. Osmoza i O. d. Imaju veliku ulogu u održavanju koncentracije tvari otopljenih u tjelesnim tekućinama na određenoj fiziološki nužnoj razini, a time i u distribuciji vode između tkiva i stanica. Kod proučavanja izoliranih stanica i tkiva, važno je da je umjetna podloga za izotoničnost s prirodnim okolišem. Uvođenjem različitih vrsta tekućina u tijelo, najmanji poremećaji uzrokovani su otopinama s O. of., Jednakim O. tekućina u tijelu.
O. mjerenje (Osmometrija) nalazi široku primjenu za definiranje gata. težine (mase) biološki aktivnih visokomolekulskih tvari, kao što su proteini, ugljikohidrati, nukleinske kiseline itd. Mjerenje veličine optičkog kisika mora se izvesti pomoću instrumenata koji se nazivaju osmometri (sl.). Broj molekula vode koje se sudaraju s vodene strane s polupropusnom membranom formiranom fero-sinergističkim bakrom veći je od broja molekula vode koje se sudaraju s ovom membranom s p-ra strane, jer je koncentracija molekula vode u p-re niža nego u čistoj vodi. Kao rezultat toga dolazi do osmoze i dolazi do prekomjernog hidrostatskog pritiska na otopinu, pri čemu se povećava brzina prijelaza molekula vode kroz membranu u čistu vodu. Ako višak tlaka na otopini dosegne vrijednost jednaku O. D. otopine, tada broj molekula vode koji prolazi kroz membranu u oba smjera postaje ista, osmoza se zaustavlja, a između otopine i otapala smještenog na obje strane polupropusnog Uspostavljena je osmotska ravnoteža. Prema tome, osmotski tlak nastaje samo u slučaju kada su otopina i otapalo odvojeni jedan od drugoga polupropusnom membranom.
A. Izolirane stanice ili tkiva najlakše se mjere plazmolizom. Da bi se to postiglo, predmeti koji se istražuju smješteni su u otopine s različitim koncentracijama tvari, u odnosu na koje je stanična membrana neprobojna. Rješenja s O. d. Viša od O. d. Sadržaj stanica (hipertonične otopine) uzrokuje nabiranje stanica - plazmolizu zbog prijenosa vode iz stanice na rr. Rješenja s O. od. Niže od O. Od sadržaja stanica (hipotoničnih otopina), uzrokuju povećanje volumena stanica kao posljedica prijelaza vode iz otopine u stanicu. Otopine s O. of., Jednake O. od sadržaja stanica (izotonične otopine), ne uzrokuju promjenu volumena stanica. Znajući koncentraciju takvog p-ra, izračunajte O. d.; isti će biti vrijednost O. d. i sadržaj stanica. Važan čimbenik koji određuje prolaz vode kroz staničnu membranu, posebno u početnoj fazi procesa, mogu biti membranski potencijali, koji uzrokuju elektroosmotsko kretanje vode kroz staničnu stijenku, tzv. abnormalna osmoza (vidi electroosmosis). U takvim slučajevima mjerenje O. metodom plazmolize je netočno.
Definicija O-a d-otopine koja sadrži niskomolekularne tvari, za koje je teško pripremiti nepropusnu membranu, proizvodi se indirektnim metodama, obično mjerenjem smanjenja točke smrzavanja otopine (vidi Kriometrija).
J. van't Hoff pokazao je da O. d. Razrijeđene otopine neelektrolita poštuju zakone utvrđene za tlak plinova (vidi), i mogu se izračunati jednadžbom sličnom Clapeyron-Mendeleevoj jednadžbi za plinove:
gdje je π osmotski tlak, v volumen otopine u l, n je broj molova ne-elektrolita otopljene tvari, T je apsolutna skala, R konstanta, numerička vrijednost ista kao za plinove (R za plinovi jednaki 82,05 * 10 -3 l-atm / deg-mol).
Gornja jednadžba je matematički izraz Van't Hoffovog zakona: O. d. Razrijeđeni p-ra jednak je tlaku, koji bi proizveo otopljenu tvar, koja je u plinovitom stanju i zauzima volumen jednak volumenu p-ra na istoj temperaturi. Unosom molarne koncentracije u jednadžbu - s = n v, dobivamo π = c * RT.
O. D. otopina elektrolita veća je od O. D. otopine neelektrolita iste molarne koncentracije. To se objašnjava disocijacijom elektrolitnih molekula u p-re u ione, zbog čega se povećava koncentracija kinetički aktivnih čestica, a vrijednost O.d.
Broj i, koji pokazuje koliko puta O. (de) otopine elektrolita je veći od O. ((l) otopine neelektrolita iste molarne koncentracije, naziva se Van't Hoffov izotonični koeficijent:
Numerička vrijednost i ovisi o prirodi elektrolita i njegovoj koncentraciji u p-re. Za slabe elektrolite vrijednost i može se izračunati pomoću formule:
gdje je a stupanj disocijacije elektrolita, a N je broj iona u koji se ruši jedna molekula elektrolita. Za razrijeđene otopine jakih elektrolita i može se uzeti jednako N.
Iz navedenog slijedi da se O. d. Otopine elektrolita može izračunati jednadžbom:
gdje je c molarna koncentracija.
Ako p-re, osim niske molekularne mase otopljenih tvari, sadrži visoke molekularne tvari (koloide), tada se O. d., Zbog visokomolekularnih tvari, na prijedlog H. Schadea, naziva onkotski ili koloidno-osmotski tlak.
Generalna krvna plazma ljudske krvne plazme normalno je jednaka 7,6 atm, onkotski tlak, uglavnom zbog proteina plazme, iznosi samo 0,03-0,04 atm. Onkotski tlak, unatoč maloj vrijednosti u usporedbi s općom O. d. Krvne plazme, igra veliku ulogu u distribuciji vode između krvi i tkiva tijela.
Mnogi biopolimeri, na primjer, proteini, nukleinske kiseline, itd., Koji su polielektroliti, kada se disociraju u p-re, tvore višestruko nabijene ione (poliione) velikog mola. težine (mase), za koje je membrana osmometra neprobojna, i obični mali joni koji prolaze kroz polupropusnu membranu. Ako p-re punjenje osmometra sadrži polielektrolit, ioni niske molekularne težine koji se šire kroz membranu su neravnomjerno raspoređeni na obje strane membrane (vidi Membrane Equilibrium). Višak hidrostatskog tlaka promatranog u osmometru bit će πB = πB + π1 - π2, gdje πB - O.d, zbog biopolimera, i π1 i π2 - O. d. Nisko - molekularnog elektrolita smještenog u osmotskoj ćeliji iu vanjskoj p- u skladu s tim. Prilikom mjerenja O. mostova biopolimera potrebno je uzeti u obzir mogućnost neujednačene raspodjele elektrolita male molekularne mase na obje strane polupropusne osmometarske membrane ili mjerenja s dovoljnim suviškom elektrolita male molekularne mase, posebno uvedenog u bp biopolimera. U ovom slučaju, elektrolit male molekulske mase je ravnomjerno raspoređen na obje strane polupropusne membrane, s = π1 = π2 i πB = πN.
osmoregulaciji
Kombinacija mehanizama koji osiguravaju održavanje O. u tjelesnim tekućinama na optimalnoj razini za metabolizam naziva se osmoregulacija. Dobivanje informacija iz receptorskih zona o promjeni O. boje krvi, q. br. a. uključuje brojne mehanizme koji vraćaju sustav u optimalno stanje za organizam. Inkluzija se odvija na dva načina: nervozna i humoralna. Odstupanje veličine O. od optimalne razine u organizmu zahvaća osmoreceptori (vidi), a među-rykh središnje mjesto zauzimaju središnji osmoreceptori koji se nalaze u supraoptičkim i paraventricularnim jezgrama hipotalamusa (vidi).
Stanice supraoptične jezgre hipotalamusa mogu lučiti antidiuretski hormon (ADH), a po aksonima tih stanica prelazi na neurohipofizu, gdje se akumulira i otpušta u opću cirkulaciju (vidi Vasopressin). ADH utječe na resorpciju vode u distalnom nefronu i može uzrokovati sužavanje vaskularnog lumena. Afferentni signali koji reguliraju izlučivanje ADH ulaze u hipotalamus iz volumetrijskih receptora (volumoreceptora) lijevog pretkomora, iz receptora luka aorte, iz osmoreceptora unutarnje karotidne arterije, iz barotidnih receptora i kemoreceptora karotidnog sinusa. Povećanje O izvanstanične tekućine uzrokuje povećanje izlučivanja ADH i samim osmotskim tlakom i smanjenjem volumena izvanstanične tekućine tijekom dehidracije tijela. Stoga, na dodjelu ADH-a utječu dva alarmna sustava: alarm od osmoreceptora i alarm od baroreceptora i receptora volumena. Međutim, glavna karika u reguliranju izlučivanja ADH je ipak O. e. Krvne plazme koja djeluje na osmoreceptore hipotalamusa.
Posebnu ulogu u održavanju fiziola. O. vrijednosti d. Pripadaju natrijevim ionima (vidi). Dehidracija se događa upravo u vezi s promjenom sadržaja Na + iona. Kada se dehidriraju zbog promjena u sadržaju Na + iona, smanjuju se volumeni arterijske krvi i međustanične tekućine u volumnim receptorima, impulsi iz to-ryh uz živčane puteve dosežu dijelove c. br. u selu, regulirajući oslobađanje jednog od mineralokortikoidnih hormona - aldosterona (vidi), dok povećava reapsorpciju natrija. Središnja regulacija izlučivanja aldosterona vrši se hipotalamusom koji proizvodi adrenokortikotropin-otpuštajući faktor (ACTH-otpuštajući faktor), koji regulira izlučivanje adrenokortikotropnog hormona (ACTH) nastalog prednjom hipofizom (vidi adrenokortikotropni hormon). Postoji mišljenje da uz djelovanje ACTH na izlučivanje aldosterona postoji poseban centar za regulaciju izlučivanja aldosterona koji se nalazi u srednjem mozgu. Tu dolazi do aferentne impulzije kada se smanjuje volumen međustanične tekućine kao posljedica promjena u sadržaju natrijevih iona. Stanice centra za regulaciju izlučivanja aldosterona u srednjem mozgu su sposobne za neurosekret - nastali hormon ulazi u epifizu, gdje se akumulira i otpušta odatle u krv. Ovaj se hormon naziva adrenoglomerotropina (AGTG).
Izlučivanje ADH-a i aldosterona može se regulirati i angiotenzinom (vidi), očigledno njegovim djelovanjem na određene receptore neurona hipotalamusa. Sustav renin-angiotenzina u bubrezima može djelovati kao zona receptora volumena koja reagira na promjenu u cirkulaciji bubrega.
Mokrenje (vidi Diuresis), transkapilarna izmjena tekućine i iona (vidi metabolizam vode i soli), znojenje (vidi), oslobađanje tekućine kroz pluća (350–400 izgubljeno s izdisanim zrakom dnevno također utječe na normalizaciju modificiranog O. vode) i otpuštanjem tekućine kroz kiš. (100-200 ml vode se gubi izmetom).
Sama krv posjeduje sposobnost normalizacije O. Može obavljati ulogu osmotskog pufera u svim mogućim pomacima i prema osmotskoj hipertenziji i hipotenziji. Očigledno, ova funkcija krvi povezana je, prvo, s redistribucijom iona između plazme i crvenih krvnih stanica i, drugo, sa sposobnošću proteina plazme da vežu ili oslobađaju ione.
Kod smanjenja vodnih resursa organizma ili poremećaja normalnog odnosa vode i mineralnih soli (hl. Obr. Natrijev klorid) postoji žeđ (vidi), zadovoljstvo rezom pomaže u održavanju fiziola.
ravnoteže vode i ravnoteže elektrolita u tijelu (vidi Homeostaza).
Bibliografija: NV Bladergren Fizikalna kemija u medicini i biologiji, trans. s njim. 102 i sur., M., 1951; RG Wagner Definicija osmotskog tlaka u knjizi: Fizich. metode organske kemije, ed. A. Weisberger, trans. s engleskog, t. 1, str. 270, M., 1950, bibliogr. Ginetsinsky A. G. Fiziološki mehanizmi vodno-solne ravnoteže, M. - JI., 1963; Gubanov N.I. i Utepbergenov A.A. Medicinska biofizika, str. 149, M., 1978; H a-t o h i N. Yu.V. Ion-regulirajuća funkcija bubrega, D., 1976; S tp i e-va X. K. Extrarenalni mehanizmi osmoregulacije, Alma-Ata, 1971, bibliogr. Williams V. i Williams X. Fizikalna kemija za biologe, trans. s engleskog, s. 146, M., 1976; Fiziologija bubrega, ed. Yu.V. Natochina, JI., 1972; Andersson B. Regulacija unosa vode, Physiol. Rev., v. 58, str. 582, 1978, bibliogr.
V.P. Mishin; S. A. Osipovsky (Phys.).
Medicinska enciklopedija - osmotski tlak
Srodni rječnici
Osmotski tlak
Osmotski tlak - pritisak na otopinu odvojenu od čistog otapala membranom koja je propusna samo za molekule otapala (polupropusna membrana), pri čemu se zaustavlja osmoza. Osmoza se odnosi na spontanu penetraciju (difuziju) molekula otapala kroz polupropusnu membranu u otopinu ili iz otopine s nižom koncentracijom u otopinu s višom koncentracijom.
Osmotski tlak mjeri se osmometrima. Shema najjednostavnijeg osmometra prikazana je na slici.
Kolo osmometra: 1 - voda; 2 - celofanska vrećica (polupropusna); 3 - otopina; 4 - staklena cijev; h - visina stupca tekućine (mjera osmotskog tlaka).
Folije iz celofana, kolodija itd. Koriste se kao polupropusne membrane.
Osmotski tlak razrijeđenih otopina neelektrolita pri konstantnoj temperaturi proporcionalan je molarnoj koncentraciji otopine i konstantnoj koncentraciji apsolutne temperature. Otopine s jednakim osmotskim tlakom nazivaju se izotoničnim. Rješenje s visokim osmotskim tlakom naziva se hipertonično, a kod manjeg naziva se hipotonično.
Osmoza i osmotski tlak igraju veliku ulogu u razmjeni vode između stanica i njihove okoline. Osmotski pritisak krvi osobe je u prosjeku prosječno 7,7 atm i određen je ukupnom koncentracijom svih tvari otopljenih u plazmi. Dio osmotskog tlaka krvi, određen koncentracijom proteina u plazmi i jednakim normi od 0,03-0,04 atm, naziva se onkotski tlak. Onkotski tlak igra značajnu ulogu u raspodjeli vode između krvi i limfe.
Vidi također: Dijaliza, izotonična otopina. Elektroliti.
Osmotski tlak je vanjski pritisak na otopinu, odvojen od čistog otapala polupropusnom membranom, na kojoj se zaustavlja osmoza. Osmoza se odnosi na jednostranu difuziju otapala u otopinu kroz polupropusnu membranu koja ih razdvaja (pergament, mjehur životinja, filmovi kolodija, celofan). Takve su membrane propusne za otapala, ali ne dopuštaju prolazu otopljenih tvari. Osmoza se također promatra kada polupropusna membrana odvaja dvije otopine različitih koncentracija, dok se otapalo kreće kroz membranu iz manje koncentrirane otopine u koncentriranu otopinu. Veličina osmotskog tlaka otopine određena je koncentracijom kinetički aktivnih čestica (molekula, iona, koloidnih čestica) u njemu.
O. mjerenje treba provesti pomoću instrumenata koji se nazivaju osmometri. Shema najjednostavnijeg osmometra prikazana je na sl. Posuda 1 napunjena ispitnom otopinom, čije je dno polupropusna membrana, uronjena je u posudu 2 s čistim otapalom. Zahvaljujući osmozi, otapalo će proći u posudu 1 sve dok prekomjerni hidrostatski tlak, izmjeren stupcem tekućine s visinom h, ne dostigne vrijednost, sa zaustavljanjem osmoze. Istovremeno, uspostavljena je osmotska ravnoteža između otopine i otapala, karakterizirana jednakošću brzina prolaska molekula otapala kroz polupropusnu membranu u otopinu i molekule otopine u otapalo. Višak hidrostatskog tlaka kolone tekućine s visinom h je mjera O. otopine. O. definicija Rješenja se često proizvode indirektnom metodom, na primjer, mjerenjem snižavanja točke smrzavanja otopina (vidi Cryometry). Ova metoda se široko koristi za određivanje O. protoka krvi, krvne plazme, limfe, urina.
Osmotski tlak izoliranih stanica mjeri se plazmolizom. U tu svrhu, ispitivane stanice stavljaju se u otopine različitih koncentracija bilo koje otopljene tvari, za koje je stanična stijenka neprobojna. Rješenja s O. d. Većim od O. d. Sadržaj stanica (hipertonične otopine), uzrokuju nabiranje stanica (plazmoliza) zbog oslobađanja vode iz stanice, otopine
s O. of niže od O. sadržaja stanica (hipotonične otopine), uzrokuju oticanje stanica kao rezultat prijelaza vode iz otopine u stanicu. Rješenje s O. of., Jednako O. of sadržaja stanica - izotonično (vidi izotonične otopine), ne čini promjenu volumena stanice. Poznavanje koncentracije takve otopine, O. sadržaja stanica, izračunava se jednadžbom (1).
D. Razrijeđene otopine neelektrolita slijede zakone utvrđene za tlak plina i mogu se izračunati pomoću van't Hoffove jednadžbe:
gdje je n osmotski tlak, s je koncentracija otopine (u molovima na 1 l otopine), T je temperatura na apsolutnoj skali, R je konstantna (0,08205 l / atm / mol).
D. Otopina elektrolita veća je od O. d. Neelektrolitna otopina iste molarne koncentracije. Razlog tome je disocijacija molekula otopljenog elektrolita na ione, zbog čega se povećava koncentracija kinetički aktivnih čestica u otopini. Za razrijeđene otopine elektrolita izračunava se pomoću jednadžbe:
pri čemu je i izotonični koeficijent, koji pokazuje koliko puta je O. otopine elektrolita veće od O. neelektrolitne otopine iste molarne koncentracije.
Opća ljudska krv je normalno jednaka 7 - 8 atm. Dio O krvi uzrokovan visokomolekularnim tvarima koje se u njemu nalaze (uglavnom proteini plazme) naziva se onkotski, ili koloidno-osmotski tlak krvi, koji obično iznosi 0.03-0.04 atm. Unatoč maloj vrijednosti, onkotski tlak igra važnu ulogu u regulaciji izmjene vode između cirkulacijskog sustava i tkiva. Mjerenje O. treba široko koristiti za određivanje molekularne težine biološki važnih visokomolekulskih tvari, kao što su proteini. Osmoza i osmotski tlak igraju važnu ulogu u procesima osmoregulacije, tj. Održavanju osmotske koncentracije otopljenih tvari u tjelesnim tekućinama na određenoj razini. Uvođenjem različitih vrsta tekućina u krv i u izvanstanični prostor, izotonične otopine, tj. Otopine, od kojih su O jednake O. tjelesne tekućine, uzrokuju najmanji poremećaj u tijelu. Vidi također Propusnost.
Osmotski tlak kod ljudi
Osmotski krvni tlak je pritisak koji potiče prodiranje vodenog otapala kroz polupropusnu membranu prema koncentriranijem sastavu.
Zbog toga dolazi do izmjene vode između tkiva i krvi u ljudskom tijelu. Može se mjeriti pomoću osmometra ili krioskopski.
Što određuje osmotsku vrijednost
Na ovaj pokazatelj utječe broj elektrolita i neelektrolita otopljenih u krvnoj plazmi. Najmanje 60% je ionizirani natrijev klorid. Otopine čiji se osmotski tlak približava tlaku u plazmi nazivaju se izotoničnim.
Ako se ta vrijednost smanji, tada se taj sastav naziva hipotoničan, au slučaju njegovog viška - hipertoničan.
Pri promjeni normalne razine otopine u tkivima stanica se oštećuju. Za normalizaciju stanja tekućine može se uvesti izvana, a sastav će ovisiti o prirodi bolesti:
- Hipertonska otopina potiče uklanjanje vode u posude.
- Ako je tlak normalan, lijekovi se razrjeđuju u izotoničnoj otopini, obično natrijevom kloridu.
- Hipotonična koncentrirana otopina može dovesti do rupture stanica. Voda, koja prodire u krvne stanice, brzo je napuni. Ali uz odgovarajuću dozu, pomaže u čišćenju rana od gnoja, kako bi se smanjio alergijski edem.
Bubrezi i znojne žlijezde osiguravaju da je ovaj pokazatelj nepromijenjen. Oni stvaraju zaštitnu barijeru koja sprječava utjecaj metaboličkih proizvoda na tijelo.
Dakle, osmotski tlak kod ljudi gotovo uvijek ima stalnu vrijednost, oštar skok se može pojaviti tek nakon intenzivnog fizičkog napora. No tijelo se još uvijek brzo normalizira.
Kako hrana utječe
Pravilna prehrana - jamstvo zdravlja cjelokupnog ljudskog tijela. Promjena tlaka nastaje u slučaju:
- Konzumiranje velike količine soli. To dovodi do taloženja natrija, zbog čega zidovi krvnih žila postaju gusti, odnosno smanjuju klirens. U tom stanju, tijelo se ne može nositi s uklanjanjem tekućine, što dovodi do povećanja cirkulacije krvi i visokog krvnog tlaka, pojave edema.
- Neodgovarajući unos tekućine. Kada tijelo nema dovoljno vode, ravnoteža vode je poremećena, krv se zgušnjava, jer se smanjuje količina otapala, odnosno vode. Osoba osjeća jaku žeđ, ugasivši je, započinje proces nastavka rada mehanizma.
- Korištenje junk food ili kršenje unutarnjih organa (jetre i bubrega).
Kako se mjeri i što kažu pokazatelji
Mjerenje osmotskog tlaka krvne plazme mjeri se kada se smrzne. U prosjeku, ova vrijednost je obično 7,5–8,0 atm. Uz povećanje temperature smrzavanja otopina će biti veća.
Dio osmotske veličine stvara onkotski tlak, a formira ga protein iz plazme. Odgovoran je za regulaciju izmjene vode. Onkotski krvni tlak je obično 26-30 mm Hg. Čl. Ako se indikator promijeni u manjem smjeru, pojavljuje se oteklina, jer se tijelo ne može dobro nositi s izlučivanjem tekućine, a nakuplja se u tkivima.
To se može dogoditi kod bolesti bubrega, produljenog gladovanja, kada sastav krvi sadrži malo proteina, ili s problemima s jetrom, u kojem slučaju albumin je odgovoran za neuspjeh.
Utjecaj na ljudsko tijelo
Nesumnjivo, osmoza i osmotski tlak glavni su čimbenici koji utječu na elastičnost tkiva i sposobnost tijela da očuva oblik stanica i unutarnjih organa. Oni osiguravaju hranjive tvari za tkiva.
Da biste razumjeli što je to, morate staviti crvene krvne stanice u destiliranu vodu. Tijekom vremena cijela će se stanica napuniti vodom, membrana eritrocita će se srušiti. Taj se proces naziva hemoliza.
Ako se stanica umoči u koncentriranu slanu otopinu, ona gubi oblik i elastičnost, gubi se. Plazmoliza dovodi do gubitka crvenih krvnih stanica. U izotoničnoj otopini ostat će izvorna svojstva.
Osmotski tlak osigurava normalno kretanje vode u tijelu.
Osmotski tlak
Osmotski tlak (označen sa π) - prekomjerni hidrostatski tlak na otopinu, odvojen od čistog otapala polupropusnom membranom, pri čemu se zaustavlja difuzija otapala kroz membranu. Taj tlak teži da izjednači koncentracije obiju otopina zbog kontra difuzije molekula otopljene tvari i otapala.
Mjera gradijenta osmotskog tlaka, tj. Razlika u vodnom potencijalu dviju otopina odvojenih polupropusnom membranom, naziva se toničnost. Otopina koja ima viši osmotski tlak u usporedbi s drugom otopinom naziva se hipertonična i ima niži hipotonički tlak.
Osmotski tlak može biti vrlo značajan. Na stablu, primjerice, pod djelovanjem osmotskog tlaka, biljni sok (voda s otopljenim mineralnim tvarima) uzdiže se uz ksilem od korijena do vrha. Sama kapilarna pojava nije u stanju stvoriti dovoljnu silu podizanja - na primjer, crveno drvo treba isporučiti otopinu do visine do 100 metara. Istodobno na stablu kretanje koncentrirane otopine, koja je sok od povrća, nije ograničeno ni na što.
Ako je takvo rješenje u zatvorenom prostoru, na primjer u krvnim stanicama, tada osmotski tlak može dovesti do rupture stanične membrane. Zbog toga se lijekovi namijenjeni injekciji u krv otapaju u izotoničnoj otopini koja sadrži onoliko natrijevog klorida (natrijevog klorida) koliko je potrebno da bi se uravnotežio osmotski tlak stvoren tekućinom stanice. Ako su ubrizgani lijekovi napravljeni na vodi ili vrlo razrijeđena (hipotonična u odnosu na otopinu citoplazme), osmotski tlak koji tjera vodu da prodre u krvne stanice doveo bi do njihovog pucanja. Ali ako se u krvi ubrizga previše otopine natrijevog klorida (3-5-10%, hipertonične otopine), voda iz stanica će izaći, a oni će se smanjiti. U slučaju biljnih stanica dolazi do odvajanja protoplasta od stanične stijenke, što se naziva plazmoliza. Reverzni proces, koji se odvija kada su smanjene stanice stavljene u razrijeđenu otopinu, je deplasmolysis.
Veličina osmotskog tlaka stvorenog otopinom ovisi o količini, a ne o kemijskoj prirodi otopljenih tvari (ili iona, ako se molekule tvari disociraju), stoga je osmotski tlak kolegativna svojstva otopine. Što je veća koncentracija tvari u otopini, to je osmotski tlak veći. Ovo pravilo, nazvano zakonom osmotskog tlaka, izraženo je jednostavnom formulom, vrlo sličnom određenom zakonu idealnog plina:
gdje je i izotonični omjer otopine; C je molarna koncentracija otopine, izražena u kombinaciji osnovnih SI jedinica, tj. U mol / m3, a ne u uobičajenom mol / l; R je univerzalna plinska konstanta; T je termodinamička temperatura otopine.
Također pokazuje sličnost svojstava čestica otopljene tvari u viskoznom otapalu s česticama idealnog plina u zraku. Valjanost ove točke gledišta potvrđuju eksperimenti J. B. Perrina (1906): raspodjela čestica emulzije smolastih smola u vodenom stupcu općenito se pridržavala Boltzmannova zakona.
Osmotski tlak, koji ovisi o sadržaju proteina u otopini, naziva se onkotski (0,03 - 0,04 atm.). Kod produljenog gladovanja, bolesti bubrega, smanjuje se koncentracija proteina u krvi, smanjuje onkotski tlak u krvi i javljaju se onkotski edemi: voda prelazi iz žila u tkiva, gdje je πPMC više. Kod gnojnih procesa πPMC u fokusu upale povećava se 2-3 puta, jer se broj čestica povećava zbog uništenja proteina. U tijelu, osmotski tlak treba biti konstantan (≈7,7 atm.). Izotonične otopine (otopine čiji je osmotski tlak πPLAZMA ≈ 7,7 atm. (0.9% NaCl - fiziološka otopina, 5% otopina glukoze). Hipertonička rješenja za koja je π veća od πPLAZMA, koristi se u medicini za čišćenje rana od gnoja (10% NaCl), za uklanjanje alergijskog edema (10% CaCl2, 20% glukoze), kao laksativni lijekovi (Na2SO410H2O, MgSO47H2O).
Zakon osmotskog tlaka može se upotrijebiti za izračunavanje molekularne težine dane tvari (s poznatim dodatnim podacima).
5.4. Osmoze. Osmotski tlak
Sva rješenja su difuzna. Difuzija je ravnomjerna raspodjela tvari po cijelom volumenu otopine, koja teče u svim smjerovima. Njegova pokretačka snaga je aspiracija sustava do maksimuma entropije. Možete stvoriti stanje u kojem se difuzija odvija samo u jednom smjeru. Za to se otopina i otapalo odvajaju polupropusnom membranom kroz koju mogu proći samo male molekule (ioni).
Osmoza je jednostrana difuzija otapala kroz polupropusnu membranu iz otapala u otopinu ili iz razrijeđene otopine - u koncentriraniju. Pokretačka sila osmoze je želja da se koncentracija otopljene tvari izjednači na obje strane membrane. Proces se odvija spontano i prati porast entropije. Granica njegove pojave je stanje ravnoteže.
Tlak koji otapalo djeluje na membranu naziva se osmotski tlak (strOSM). Osmotski tlak opisan je van't Hoffovom jednadžbom:
(a) za neelektrolite: strOSM = Cm· R · T
gdje je R univerzalna konstanta plina, jednaka 8,13 j / mol · K,
T - apsolutna temperatura, K.
CM - molarna koncentracija otopine, mol / l
i je izotonični koeficijent (Van't Hoffov koeficijent) koji karakterizira disocijaciju elektrolita u ione
Stanične membrane životinja i biljnih organizama su propusne za vodu i male ione. Prolazeći kroz njih, voda stvara osmotski tlak. Normalni tlak u plazmi je 740 - 780 kPa (37 ° C). Osmotski tlak plazme i drugih bioloških tekućina uglavnom je posljedica prisutnosti elektrolita. U manjoj mjeri, tlak stvaraju koloidne čestice proteina koje ne prolaze kroz membranu. Osmotski tlak koji stvaraju proteini naziva se onkotski. To je samo 3 - 4 kPa. Osmotska homeostaza zbog rada bubrega, pluća, kože. Posao prijenosa tvari na gradijent koncentracije naziva se osmotski.
Osmoza je temelj brojnih fizioloških procesa: asimilacija hrane, izlučivanje otpadnih produkata, aktivni transport vode.
U medicinskoj praksi koriste se rješenja koja su izoosmotična s krvlju (fiziološka rješenja). Na primjer, NaCl (0,9%), glukoza (4,5%). Unošenje fizioloških otopina u krv, cerebrospinalnu tekućinu i druge biološke tekućine osobe ne uzrokuje osmotski sukob (slika 8).
Uvođenjem hipotonične otopine (strOSM 780 kPa).
Slika 8 - Stanica u otopini (a) izotonična, (b) hipotonična, (c) hipertonična
Primjena hipertoničnih otopina u medicini
(a) 10% -tna otopina NaCl koristi se za liječenje gnojnih rana;
(b) 25% otopina MgS044 koristi se kao antihipertenziv;
(c) razne hipertonične otopine koriste se za liječenje glaukoma.
Važna karakteristika otopina za intravensku injekciju je njihova osmolarnost i osmolalnost. Oni karakteriziraju sadržaj čestica koje ne mogu difundirati kroz staničnu membranu.
Osmotski krvni tlak: što se mjeri i koji čimbenici utječu na odstupanja od norme
Osmotski tlak krvi (ODC) je razina sile koja cirkulira otapalo (za naše tijelo je voda) kroz membranu eritrocita.
Održavanje razine nastaje na temelju kretanja iz rješenja koja su manje koncentrirana u onima gdje je koncentracija vode veća.
Ova interakcija je izmjena vode između krvi i tkiva ljudskog tijela. Ioni, glukoza, proteini i drugi korisni elementi koncentrirani su u krvi.
Normalni osmotski tlak je 7,6 atm., Ili 300 mOsmol, što je jednako 760 mm Hg.
Osmol je koncentracija jednog mola neelektrolita otopljenog po litri vode. Osmotska koncentracija u krvi određuje se upravo njihovim mjerenjem.
Što je JDC?
Okruženje stanica s membranom je svojstveno i tkivima i krvnim elementima, voda lako prolazi kroz njega i praktički ne prodire u otopljene tvari. Prema tome, odstupanje osmotskog tlaka može dovesti do povećanja crvenih krvnih stanica, gubitka vode i deformacija.
Za eritrocite i većinu tkiva, povećanje unosa soli u tijelu, koje se nakuplja na stijenkama krvnih žila i sužava prolaz krvnih žila, je štetno.
Ovaj pritisak je uvijek na približno istoj razini i reguliran je receptorima lokaliziranim u hipotalamusu, krvnim žilama i tkivima.
Njihovo zajedničko ime su osmoreceptori, oni su ti koji održavaju ODC na pravoj razini.
Jedan od najstabilnijih parametara krvi je osmotska koncentracija plazme koja održava normalan osmotski krvni tlak uz pomoć hormona i tjelesnih signala - osjećaj žeđi.
Što je normalno UDK?
Normalni pokazatelji osmotskog tlaka su pokazatelji krioskopije, koja ne prelazi 7,6 atm. Analiza određuje točku u kojoj se krv zamrzava. Normalni pokazatelji otopine za zamrzavanje za osobu je 0,56-0,58 stupnjeva Celzija, što je ekvivalentno 760 mm Hg.
Posebne vrste APC-a stvaraju proteini plazme. Također, osmotski tlak proteina plazme naziva se onkotski tlak. Taj je tlak nekoliko puta manji od tlaka koji nastaje u plazmi od soli, jer proteini imaju visoke razine molekulske težine.
U odnosu na druge osmotske elemente, njihova prisutnost je beznačajna, iako se nalaze u krvi u množini.
To utječe na ukupnu učinkovitost JDC-a, ali u malom omjeru (jedna cijela dvjesto i dvadeseta) na ukupnu izvedbu.
To je ekvivalentno 0.04 atm., Ili 30 mm Hg. Za pokazatelje osmotskog krvnog tlaka značajan je njihov kvantitativni faktor i mobilnost, a ne masa otopljenih čestica.
Opisani tlak djeluje protiv jakog kretanja otapala iz krvi u tkiva i utječe na prijenos vode iz tkiva u žile. Zbog toga se razvija edem tkiva, što je posljedica smanjenja koncentracije proteina u plazmi.
Ne-elektrolit sadrži nižu osmotsku koncentraciju od elektrolita. To je zabilježeno jer. Da molekule elektrolita rastvaraju ione, što dovodi do povećanja koncentracije aktivnih čestica, koje karakteriziraju osmotsku koncentraciju.
Što utječe na odstupanja osmotskog tlaka?
Promjene u refleksnim aktivnostima organa za izlučivanje dovode do iritacije osmoreceptora. Kada su zapaljene, iz tijela eliminiraju višak vode i soli koje su ušle u krv.
Važnu ulogu ovdje igra koža, čije se tkivo hrani viškom vode iz krvi ili je vraća u krv, s povećanjem osmotskog tlaka.
Na učinak normalnog ODC-a utječe kvantitativna zasićenost krvi elektrolitima i neelektrolitima koji su otopljeni u krvnoj plazmi.
Najmanje šezdeset posto je ionizirani kalijev klorid. Izotonične otopine su otopine u kojima je razina APC blizu plazme.
S rastom pokazatelja ove veličine, sastav se naziva hipertoničan, au slučaju smanjenja - hipotoničan.
Ako je normalan osmotski tlak nenormalan, pokreće se oštećenje stanica. Da bi se pokazatelji osmotskog tlaka vratili u krv, mogu se injektirati otopine, koje se odabiru, ovisno o bolesti, izazivajući odstupanja AEC od norme.
Među njima su:
- Hipotonična koncentrirana otopina. Kada se primjenjuje u ispravnoj dozi, čisti rane od gnoja i pomaže smanjiti veličinu alergijskog oticanja. No, s pogrešnim dozama, izaziva brzo punjenje stanica otopinom, što dovodi do njihovog brzog prekida;
- Hipertonska otopina. Uvođenjem ove otopine u krv, doprinosi poboljšanoj eliminaciji vodenih stanica u vaskularnom sustavu;
- Razrjeđivanje lijekova u izotoničnoj otopini. Pripravci se miješaju u ovoj otopini s normalnim ODC vrijednostima. Natrijev klorid je proizvod koji se najčešće miješa.
Dnevno održavanje normalnih razina UEC-a prati žlijezde znojnice i bubrezi. Oni ne dopuštaju učinke proizvoda koji ostaju nakon metabolizma na tijelo, stvarajući zaštitne membrane.
Zato se osmotski tlak krvi gotovo uvijek mijenja na istoj razini. Oštar porast u njegovoj izvedbi moguć je uz aktivnu tjelesnu aktivnost. No u ovom slučaju tijelo brzo stabilizira pokazatelje.
Interakcija crvenih krvnih stanica s otopinama, ovisno o osmotskom tlaku.
Što se događa s odstupanjima?
Povećanjem osmotskog tlaka krvi, vodene stanice prelaze iz eritrocita u plazmu, zbog čega se stanice deformiraju i gube svoju funkcionalnost. Smanjenjem koncentracije osmola dolazi do povećanja zasićenja stanice vodom, što dovodi do povećanja njegove veličine i deformacije membrane, što se naziva hemoliza.
Hemolizu karakterizira činjenica da kada se deformira većina krvnih stanica - crvenih krvnih stanica, koje se nazivaju i crvenim krvnim zrncima, onda hemoglobinski protein ulazi u plazmu, nakon čega postaje proziran.
Hemoliza se dijeli na sljedeće vrste:
Osmotski i onkotski krvni tlak
Osmotski i onkotski tlak krvne plazme
Među različitim pokazateljima unutarnjeg okoliša tijela, osmotski i onkotski tlak zauzimaju jedno od glavnih mjesta. To su krute homeostatske konstante unutarnjeg okruženja i njihovo odstupanje (povećanje ili smanjenje) je opasno za vitalnu aktivnost organizma.
Osmotski tlak
Osmotski tlak krvi je tlak koji se javlja na granici otopina soli ili drugih niskomolekularnih spojeva različitih koncentracija.
Njegova vrijednost je zbog koncentracije osmotski aktivnih tvari (elektrolita, neelektrolita, proteina) otopljenih u krvnoj plazmi i regulira prijenos vode iz izvanstanične tekućine u stanice i obrnuto. Osmotski tlak krvne plazme je normalno 290 ± 10 mosmol / kg (u prosjeku jednak 7.3 atm., Ili 5.600 mm Hg, ili 745 kPa). Oko 80% osmotskog tlaka krvne plazme je zbog natrijevog klorida koji je potpuno ioniziran. Rješenja čiji je osmotski tlak isti kao krvna plazma nazivaju se izotoničnom ili izo-kozmičkom. To uključuje 0,85-0,90% otopinu natrijevog klorida i 5,5% otopine glukoze. Rješenja s nižim osmotskim tlakom nego u krvnoj plazmi nazivaju se hipotoničnim, a pod većim pritiskom nazivaju se hipertoničkim.
Osmotski tlak krvi, limfe, tkiva i unutarstaničnih tekućina približno je isti i ima dovoljnu postojanost. Potrebno je osigurati normalno funkcioniranje stanica.
Onkotski tlak
Onkozni krvni tlak - dio je osmotskog tlaka krvi stvorenog proteinima plazme.
Veličina onkotskog tlaka varira od 25-30 mm Hg. (3,33-3,99 kPa) i 80% određuje se albuminom zbog njihove male veličine i najvišeg sadržaja u krvnoj plazmi. Onkotski tlak igra važnu ulogu u reguliranju izmjene vode u tijelu, naime u njegovom zadržavanju u krvotoku. Onkotski tlak utječe na stvaranje tkivne tekućine, limfe, urina, upijanja vode iz crijeva. Kada se smanjuje oncotski tlak u plazmi (na primjer, kod bolesti jetre, kod smanjenja proizvodnje albumina ili kod bolesti bubrega, kada se povećava izlučivanje proteina u mokraći) razvijaju se edemi, jer se voda slabo zadržava u krvnim žilama i ulazi u tkiva.
Što je Osmotski tlak
Značenje riječi osmotski tlak u rječniku medicinskih pojmova:
Osmotski tlak - prekomjerni hidrostatski tlak na otopini odvojenu od čistog otapala polupropusnom membranom, pri čemu se zaustavlja difuzija otapala kroz membranu. Razina O. u stanicama i unutarnjem okruženju organizma igra važnu ulogu u procesima njegove vitalne aktivnosti.
Značenje riječi osmotski tlak u rječniku Brockhaus i Efron:
Osmotski tlak - vidi Osmoza.
Definicija "osmotskog tlaka" od TSB:
Osmotski tlak je difuzni tlak, termodinamički parametar koji karakterizira sklonost otopine da se smanji koncentracija u dodiru s čistim otapalom zbog kontra difuzije molekula otopljene tvari i otapala. Ako se otopina odvoji od čistog otapala polupropusnom membranom, tada je moguća samo jednostrana difuzija - osmotska apsorpcija otapala kroz membranu u otopinu. U ovom slučaju, O. d. Postaje dostupan za izravno mjerenje s vrijednošću koja je jednaka višku tlaka koji se primjenjuje iz otopine na osmotsku ravnotežu (vidi Osmoza). D. Zbog smanjenja kemijskog potencijala otapala u prisutnosti otopljene tvari. Tendencija sustava da izjednači kemijske potencijale u svim dijelovima svog volumena i ode u stanje s nižom razinom slobodne energije uzrokuje osmotski (difuzijski) prijenos tvari. D. U idealnim i ekstremno razrijeđenim otopinama ne ovisi o prirodi otapala i otopljenih tvari. na konstantnoj temperaturi određuje se samo brojem
"Kinetički elementi" - ioni, molekule, suradnici ili koloidne čestice - po jedinici volumena otopine. Prva mjerenja O. izradio je V. Pfeffer (1877), istražujući vodene otopine šećerne trske. Njegovi podaci omogućili su J. H. van'tu Hoffu da utvrdi (1887) O. ovisnost o koncentraciji otopljene tvari, koja se po formi podudara s Boyle-Mariotteovim zakonom za idealne plinove. Pokazalo se da je O. d. (P) brojčano jednak tlaku koji bi otopljena tvar imala da je bila u stanju idealnog plina pri danoj temperaturi i zauzimala volumen jednak volumenu otopine. Za vrlo razrijeđene otopine ne-disocirajućih tvari, uzorak koji se nalazi s dostatnom točnošću opisan je jednadžbom:
pi.V = nRT, gdje je n broj molova otopljene tvari u volumenu otopine V. R je univerzalna plinska konstanta. T je apsolutna temperatura. U slučaju disocijacije tvari u otopini na ione, faktor i> 1, van't Hoffov koeficijent, unosi se u desnu stranu jednadžbe. s asocijacijom otopljene tvari i + i Cl minus. izlučuju se kroz škrge, u more gmazova (zmije i kornjače) i u ptice kroz posebne solne žlijezde koje se nalaze u području glave. Mg 2+ ioni, SO4 2-, 18 / 18031124.tif se u tim organizmima izlučuju kroz bubrege. A. d. U hiper- i hipo-osmotskim organizmima mogu nastati i ioni koji prevladavaju u vanjskom okruženju i metabolički produkti. Na primjer, u ribama i morskim psima morskog psa, O. za 60% stvaraju urea i trimetilamonij. u krvnoj plazmi sisavaca - uglavnom zbog iona Na + i Cl minus., u ličinkama kukaca zbog različitih metabolita niske molekulske mase. U morskim jednoćelijskim, ehinodermima, mekušcima i drugim izoosmotskim organizmima, u kojima O. d. Određuje O. vanjskog okruženja i jednaki su mu, mehanizmi osmoregulacije su odsutni (isključujući stanični).
Raspon srednjih O. vrijednosti u stanicama organizama koji nisu sposobni održavati osmotsku homeostazu prilično je širok i ovisi o vrsti i starosti organizma, tipu stanica i O. okoline. U optimalnim uvjetima, ukupni sok matičnih organa močvarnih biljaka kreće se od 2 do 16 u stepskim, od 8 do 40 at. U različitim stanicama biljke, O. se može dramatično razlikovati (na primjer, u mangrove O. sap stanica je oko 60 atm, a O u posudama ksilema ne prelazi 1–2 atm). Homo-osmotski organizmi, tj. Sposobni održavati relativnu postojanost O., su prosječni, i raspon oscilacija O., oceanske koščate ribe - 7,8-8,5, riba morskih pasa - 22,3-23,2, sisavci - 6,6-8,0 atm). Kod sisavaca, O. većine bioloških tekućina jednaka je O. krvi (iznimka su tekućine koje luče neke žlijezde - slina, znoj, urin itd.). O. of, stvoren u stanicama životinja s visokomolekularnim spojevima (proteini, polisaharidi, itd.) Je beznačajan, ali igra važnu ulogu u metabolizmu (vidi Onkotski tlak).
Yu.V. Natochin, V. V. Kabanov.
Lit.: Melvin-Hughes E.A., Fizikalna kemija, trans. s engleskog, Prince 1-2, M., 1962. Tečaj fizikalne kemije, ed. Ya.I. Gerasimova, T. 1-2, M. - L., 1963-1966. Pasynsky AG, Koloidna kemija, 3. izd., M., 1968: Prosser L., Brown F., Komparativna fiziologija životinja, trans. iz engleskog, M., 1967. Griffin D., Novik El., Živi organizam, trans. iz engleskog, 1973. Nobel P., Fiziologija biljnih stanica (fizičko-kemijski pristup), trans. iz engleskog, M., 1973.
Shematski prikaz osmometra: A - komora za otopinu. B - kamera za otapalo. M - membrana. Razine tekućina u epruvetama pri osmotskoj ravnoteži: a i b - u uvjetima jednakih vanjskih tlakova u komorama A i B, kada rho.=
rho.B, u isto vrijeme H - stupac tekućine, balansirajući osmotski tlak. b - u uvjetima nejednakosti vanjskih pritisaka, kada rho.- rho.B = pi..
Recite svojim prijateljima što je - osmotski tlak. Podijelite to na svojoj stranici.
Osmoza i osmotski tlak
Ako rastvor i otapalo odvojite polupropusnom pregradom (membranom), koja omogućuje slobodno propuštanje molekule otapala i molekulu zadržavanja otopljene tvari, tada se promatra jednostrana difuzija otapala.
Ova vrsta difuzije posljedica je činjenice da je broj molekula otapala po jedinici volumena veći nego u istom volumenu otopine, jer u otopljenom dijelu volumen zauzimaju molekule otopljene tvari. Kao rezultat molekularnog kretanja, kretanje molekula otapala kroz membranu od otapala u otopinu prevladava nad njihovim kretanjem u suprotnom smjeru.
Jednostrana difuzija otapala u otopinu naziva se osmoza, a sila koja uzrokuje osmozu, koja se odnosi na jedinicu površine polupropusne membrane, naziva se osmotski tlak.
Kao posljedica osmoze i difuzije, razine koncentracije se isključuju, a načini na koje se postiže ovo izjednačavanje su fundamentalno različiti. U procesu difuzije, jednakost koncentracija postiže se pomicanjem molekula otopljene tvari, au slučaju osmoze, pomicanjem molekula otapala.
Mehanizam osmoze ne može se objasniti samo činjenicom da polupropusne membrane igraju ulogu sita sa stanicama kroz koje molekule otapala slobodno prolaze, ali ne prolaze molekule otopljenih tvari.
Očito je da je mehanizam osmoze mnogo složeniji. Ovdje struktura i sastav membrane igraju veliku ulogu.
Ovisno o prirodi membrane, mehanizam osmoze će biti različit. U nekim slučajevima, samo one tvari koje se u njoj slobodno prolaze kroz membranu, u drugim slučajevima, membrana stupa u interakciju s otapalom, tvoreći srednje krhke spojeve koji se lako raspadaju i, na kraju, također može predstavljati porozni septum s određenim veličinama pora.
Za mjerenje osmotskog tlaka u posudi s polupropusnim zidovima, ispitivana otopina se izlije i čvrsto zatvori čepom u koji je umetnuta cijev, spojenom na manometar. Takav instrument za mjerenje osmotskog tlaka naziva se osmometar.
Osmometar s otopinom uronjen je u posudu s otapalom. Na početku postupka otapalo iz vanjske posude raspršuje se u osmometar većom brzinom nego što je to, stoga se razina tekućine u osmometarskoj cijevi povećava, što u njemu stvara hidrostatski tlak, koji se postupno povećava. Kako se hidrostatski tlak povećava, brzina difuzije otapala u osmometar i iz osmometra je izjednačena, što dovodi do stanja dinamičke ravnoteže, rast tekućine u osmometarskoj cijevi se zaustavlja.
Hidrostatski tlak uspostavljen osmozom služi kao mjera osmotskog tlaka.
Mjerenje osmotskog tlaka s osmometrom nije uvijek moguće s dovoljnom točnošću, budući da nema membrana koje mogu zadržati sve čestice otopljene tvari. Izmjerena vrijednost osmotskog tlaka za istu otopinu će, prema tome, u određenoj mjeri ovisiti o prirodi membrane.
Osmotski tlak nastaje samo na granici između otopine i otapala (ili otopine različite koncentracije), ako je ta granica formirana od polupropusnog septuma. Otopina sadržana u običnoj posudi ne vrši nikakav pritisak na njegove zidove osim uobičajenog hidrostatskog tlaka. Stoga osmotski tlak ne treba promatrati kao svojstvo otopljene tvari ili otapala, niti same otopine, već kao svojstvo sustava otapala i otopine s polupropusnom barijerom između njih.
Raulovi zakoni su uobičajeni nazivi kvantitativnih zakona koje je otkrio francuski kemičar F. M. Raul 1887. godine, opisujući neka svojstva otopina koja se odnose na koligativne (ovisno o koncentraciji, ali ne na prirodu otopljene tvari).
Raúlov prvi zakon [uredi]
Prvi zakon Raula povezuje tlak zasićene pare iznad otopine sa svojim sastavom; Formulira se kako slijedi:
· Parcijalni tlak zasićene pare komponente otopine izravno je proporcionalan njegovoj molarnoj frakciji u otopini, a koeficijent proporcionalnosti jednak je tlaku zasićene pare iznad čiste komponente.
Za binarnu otopinu koja se sastoji od komponenti A i B (komponenta A, smatramo da je to otapalo) prikladnije je koristiti drugu formulaciju:
· Relativno smanjenje tlaka parcijalne pare otapala iznad otopine ne ovisi o prirodi otopljene tvari i jednako je njenoj molarnoj frakciji u otopini.
Na površini ima manje molekula otapala koje mogu ispariti, jer otapalo zauzima dio prostora.
Rješenja za koja je ispunjen zakon Raula naziva se ideal. Idealne za bilo koje koncentracije su otopine čije su komponente vrlo slične po fizičkim i kemijskim svojstvima (optički izomeri, homolozi, itd.), A njihovo formiranje nije popraćeno promjenom volumena i otpuštanjem ili apsorpcijom topline. U ovom slučaju, sile intermolekularne interakcije između homogenih i heterogenih čestica su otprilike iste, a formiranje otopine je samo zbog faktora entropije.
Odstupanja od prava Raoula [uredi]
Rješenja, čiji se sastavni dijelovi značajno razlikuju po fizičkim i kemijskim svojstvima, poštuju zakon Raula samo u području vrlo malih koncentracija; u visokim koncentracijama, uočena su odstupanja od Raulovog zakona. Slučaj kada su stvarni parcijalni tlakovi pare iznad smjese veći od onih izračunatih prema Raulovom zakonu nazivaju se pozitivnim odstupanjima. Suprotan slučaj je kada su parcijalni tlakovi pare komponenti manji od izračunatih - negativnih odstupanja.
Razlog za odstupanja od Raúlovog zakona jest činjenica da homogene čestice međusobno djeluju drugačije nego heterogene (jače u slučaju pozitivnih i slabijih u slučaju negativnih odstupanja).
Stvarna rješenja s pozitivnim odstupanjima od Raulova zakona formiraju se od čistih komponenti s apsorpcijom topline (ΔNsol > 0); volumen otopine je veći od zbroja početnih volumena komponenata (ΔV> 0). Rješenja s negativnim odstupanjima od Raulova zakona formiraju se s oslobađanjem topline (ΔNsol -1 kg. Budući da jedna molarna otopina nije neograničeno razrijeđena, drugi Raulov zakon za nju općenito nije zadovoljan za nju, a vrijednosti tih konstanti dobivaju se ekstrapolacijom ovisnosti od područja niskih koncentracija do m = 1 mol / kg.
Za vodene otopine u jednadžbama drugog zakona Raula, molarna se koncentracija ponekad zamjenjuje molarnim. U općem slučaju, takva zamjena je nezakonita, a za otopine čija se gustoća razlikuje od 1 g / cm3 može doći do značajnih pogrešaka.
Drugi zakon Raula omogućuje da se eksperimentalno odrede molekularne mase spojeva nesposobnih za disocijaciju u datom otapalu; može se također koristiti za određivanje stupnja disocijacije elektrolita.
Otopine elektrolita [uredi]
Raulovi zakoni nisu ispunjeni za rješenja (čak i beskonačno razrijeđena) koja provode otopine elektriciteta i elektrolita. Da bi se objasnila ta odstupanja, Vant-Hoffs je uveo korekciju gore navedenih jednadžbi, izotonični koeficijent i, koji implicitno uzima u obzir disocijaciju molekula otopljene tvari:
Nepodnošenje rješenja elektrolita Raoulovim zakonima i Vant-Hoffovom principu poslužilo je kao polazište za S. Arrhenius da stvori teoriju elektrolitičke disocijacije.
Elastičnost Zasićenje - elastičnost vodene pare, uz maksimalnu moguću temperaturu. Veća je, temperatura je viša. Kao rezultat toga počinje kondenzacija vodene pare.
Ebullioscopic constant je razlika između vrelišta otopine i temperature čistog otapala.
Krioskopska konstanta je razlika između točke smrzavanja otopine i temperature čistog otapala.
74. Fenomen osmoze, njezina uloga u biološkim sustavima. Osmotski tlak. Vant-Hoffov zakon.
Otopine su izotonične, hipo-i hipertonične.
Fenomen osmoze opažen je u onim sredinama u kojima je pokretljivost otapala veća od pokretljivosti otopljenih tvari. Važan poseban slučaj osmoze je osmoza kroz polupropusnu membranu. Polupropusne membrane se nazivaju membranama koje imaju dovoljno visoku propusnost za sve, ali samo za neke tvari, posebno za otapalo. (Pokretljivost otopljenih tvari u membrani teži na nulu). U pravilu, to je zbog veličine i pokretljivosti molekula, na primjer, molekula vode je manja od većine molekula otopljenih tvari. Ako takva membrana razdijeli otopinu i čisto otapalo, koncentracija otapala u otopini se ispostavi manje visoka, budući da se dio njenih molekula zamjenjuje molekulama otopljenih tvari (vidi sliku 1). Kao rezultat, prijelazi čestica otapala iz odjeljka koji sadrže čisto otapalo u otopinu će se pojavljivati češće nego u suprotnom smjeru. Sukladno tome, volumen otopine će se povećati (i koncentracija tvari će se smanjiti), dok će se volumen otapala smanjiti u skladu s tim.
Značaj osmoze [uredi]
Osmoza igra važnu ulogu u mnogim biološkim procesima. Membrana koja okružuje normalnu krvnu stanicu je propusna samo za molekule vode, kisik, neke hranjive tvari otopljene u krvi i produkte stanične aktivnosti; za velike proteinske molekule koje su otopljene unutar stanice, one su neprobojne. Stoga, proteini koji su toliko važni za biološke procese ostaju unutar stanice.
Osmoza je uključena u prijenos hranjivih tvari u debla visokih stabala, gdje prijenos kapilara nije u stanju izvršiti ovu funkciju.
Osmoza se široko koristi u laboratorijskoj tehnologiji: u određivanju molarnih karakteristika polimera, koncentraciji otopina, proučavanju različitih bioloških struktura. Osmotski fenomeni ponekad se koriste u industriji, primjerice u pripremi određenih polimernih materijala, pročišćavanju visoko mineralizirane vode metodom reverzne osmoze tekućina.
Biljne stanice također koriste osmozu za povećanje volumena vakuole tako da proširuju stanične stijenke (turgorski tlak). Biljne stanice to čine čuvanjem saharoze. Povećanjem ili smanjenjem koncentracije saharoze u citoplazmi, stanice mogu regulirati osmozu. To povećava elastičnost biljke u cjelini. Mnogi pokreti biljke povezani su s promjenama turgorskog tlaka (na primjer, kretanje brkova graška i drugih penjačkih biljaka). Slatkovodne protozoe također imaju vakuole, ali zadatak najjednostavnijih vakuola je samo ispumpavanje viška vode iz citoplazme radi održavanja konstantne koncentracije otopljenih tvari.
Osmoza također igra važnu ulogu u ekologiji vodnih tijela. Ako koncentracija soli i drugih tvari u vodi raste ili padne, stanovnici tih voda će umrijeti zbog štetnih učinaka osmoze.
Osmotski tlak (označen sa π) - prekomjerni hidrostatski tlak na otopinu, odvojen od čistog otapala polupropusnom membranom, pri čemu se zaustavlja difuzija otapala kroz membranu. Taj tlak teži da izjednači koncentracije obiju otopina zbog kontra difuzije molekula otopljene tvari i otapala.
ZAKON VANT-GOFFA opisuje ovisnost OSMOTSKOG tlaka razrijeđenih otopina o temperaturi i molarnoj koncentraciji otopine:
Van't Hoff je došao do zaključka da Avogadrov zakon vrijedi i za razrijeđena rješenja. Eksperimentalno je utvrdio da osmotski tlak, koji je mjera želje za dva različita rješenja na obje strane membrane da izjednači koncentraciju, u slabim rješenjima, ne ovisi samo o koncentraciji, već io temperaturi te se stoga pokorava zakonima termodinamike plinova. Van't Hoff je izrazio osmotski tlak s formulom PV = iRT, gdje P znači osmotski tlak tvari otopljene u tekućini; V je volumen; R je plinska konstanta; T - temperatura i i - koeficijent, koji je često jednak 1 za plinove, a za otopine koje sadrže soli - više od jednog. Van't Hoff je mogao objasniti zašto se vrijednost i mijenja pridruživanjem tog koeficijenta s brojem iona u otopini. Studije razrijeđenih otopina koje je proveo Van't Hoff bile su razlozi za S. Arrheniusovu teoriju elektrolitičke disocijacije. Kasnije je Arrhenius stigao u Amsterdam i radio s Vant-Hoffom.
Izotonična otopina (izoosmotska otopina) - otopina čiji je osmotski tlak jednak osmotskom tlaku krvne plazme; na primjer, 0,9% vodena otopina natrijevog klorida, 5% vodena otopina glukoze. Sva ova rješenja koriste se u liječenju raznih bolesti kako bi se ublažila intoksikacija i druge manifestacije bolesti. Izotonična rasvtora, za razliku od hipertoničara i hipertonika (koja se ne koristi za intravenozno davanje), ne dovodi do hemolize crvenih krvnih zrnaca kada se daju intravenozno.
Hipotonične otopine razlikuju se od izotonične niže koncentracije i prema tome niže osmotskog tlaka. Nakon kontakta s tkivima, voda iz hipotoničnih otopina ulazi u stanice tkiva. Kao rezultat, oni nabubre, i ako se voda u njima akumulira prekomjerno, stanične membrane ruptiraju, tj. Lize stanica.
Primjena hipotoničnih otopina natrijevog klorida u praksi je vrlo ograničena. U nekim slučajevima, oni se koriste za pripremu otopina tvari koje se koriste za infiltracijsku anesteziju. Učinak anestetika u hipotoničnim otopinama je pojačan, jer potonji doprinose dubljem prodiranju tvari u tkiva.
Hipertonične otopine, otopine čiji je osmotski tlak viši od osmotskog tlaka u biljnim ili životinjskim stanicama i tkivima. Ovisno o funkcionalnoj, vrstnoj i ekološkoj specifičnosti stanica, osmotski tlak u njima je različit, a rješenje, hipertonično za neke stanice, može biti izotonično ili čak hipotonično za druge, a kada se uroni u biljne stanice u G. p. usisava vodu iz stanica, koje se smanjuju u volumenu, a zatim se zaustavlja daljnja kompresija i protoplazma zaostaje za staničnim stijenkama (vidi Plasmolysis). Crvene krvne stanice ljudi i životinja u G. p. Također se gubi voda i smanjuje volumen. G. r. u kombinaciji s hipotoničnim otopinama i izotoničnim otopinama koriste se za mjerenje osmotskog tlaka u živim stanicama i tkivima.