Осмотическая концентрация

Осмотическая концентрация , ранее известная как осмолярность , ^{[ 1 ]} является мерой растворенного вещества концентрации , определяемой как количество осмоль (OSM) растворенного вещества на литр (L) раствора (OSMOL/L или OSM/L). Омолярность раствора обычно экспрессируется как OSM/L (произносится «осмолярный»), так же, как молярность раствора выражается как «M» (произносится «молярный»). В то время как молярность измеряет количество молей растворенного вещества на единицу объема раствора, осмолярность измеряет количество осмоль частиц растворенного вещества на единицу объема раствора. ^{[ 2 ]} Это значение позволяет измерять осмотическое давление раствора и определение того, как растворитель будет диффундировать на полупроницаемой мембране ( осмос ), разделяющего два раствора различной осмотической концентрации.

Единица

Единица осмотической концентрации - осмоль . Это не SI -единица измерения, которая определяет количество молей растворенного вещества, которые способствуют осмотическому давлению раствора. Milliosmole MOSM ( ) составляет 1/1000 осмола. Микросмоль μoSM ( . ) (также написанный микроозуль ) составляет 1/1 000 000 осмолей

Типы растворенных веществ

Омолярность отличается от молярности, поскольку она измеряет осмоль частиц растворенного вещества, а не молей растворенного вещества. Различие возникает потому, что некоторые соединения могут диссоциации в растворе, тогда как другие не могут. ^{[ 2 ]}

Ионные соединения , такие как соли , могут диссоциации в растворе в своих составляющих ионах , поэтому между молярностью и осмолярностью раствора не существует взаимосвязи один к одному. Например, хлорид натрия (NaCl) диссоциирует в NA ⁺ и кл ⁻ ионы Таким образом, на каждую 1 моль NaCl в растворе существует 2 осмоль частиц растворенного вещества (то есть раствор NaCl 1 моль/л - это 2 раствора NaCl Osmol/L). Ионы как натрия, так и хлорида влияют на осмотическое давление раствора. ^{[ 2 ]}

Другим примером является хлорид магния (MGCL ₂ ), который диссоциирует на Mg ²⁺ и 2Cl ⁻ ионы На каждую 1 моль MGCL ₂ в растворе существует 3 осмоль частиц растворенного вещества.

Несональные соединения не диссоциации и образуют только 1 осмоль растворенного вещества на 1 моль растворенного вещества. Например, раствор глюкозы 1 моль/л составляет 1 осмоль/л. ^{[ 2 ]}

Несколько соединений могут способствовать осмолярности раствора. Например, раствор 3 OSM может состоять из: 3 молей глюкозы, или 1,5 моли NaCl, или 1 мола глюкозы + 1 мола NaCl, или 2 молей глюкозы + 0,5 мола NaCl или любой другой такой комбинации. ^{[ 2 ]}

Определение

Омолярность раствора, приведенная в осмоль на литр (осмоль/л), рассчитывается по следующему выражению: $\mathrm {osmolarity} =\sum _{i}\varphi _{i}\,n_{i}C_{i}$ где

$φ$ -это осмотический коэффициент , который учитывает степень неидеальности решения. В простейшем случае это степень диссоциации растворенного вещества. Затем $φ$ находится от 0 до 1, где 1 указывает на 100% диссоциацию. Однако $φ$ также может быть больше 1 (например, для сахарозы). Для солей электростатические эффекты приводят к тому, $что φ$ меньше 1, даже если происходит 100% диссоциация (см. Уравнение Дебай -Хюккеля );
$n$ - количество частиц (например, ионы), в которые диссоциирует молекула. Например: глюкоза имеет $n$ из 1, в то время как NaCl имеет $n$ из 2;
$C$ - молярная концентрация растворенного вещества;
Индекс $I$ представляет собой идентичность конкретного растворенного вещества.

Омолярность может быть измерена с использованием осмометра , который измеряет коллигативные свойства , такие как депрессия точки замерзания , давление паров или повышение точки кипения .

Осмолярность против тоника

Осмолярность и тоничность связаны, но различные понятия. Таким образом, термины, заканчивающиеся -осмотическими (изосмотическими, гиперосмотическими, гипоосмотическими), не являются синонимом терминов, заканчивающихся -тоническим (изотоническим, гипертоническим, гипотоническим). Условия связаны с тем, что они оба сравнивают концентрации растворенного вещества двух растворов, разделенных мембраной. Термины различаются, потому что осмолярность учитывает общую концентрацию проникающих растворенных веществ и непредубезающих растворенных веществ, тогда как тоничность учитывает общую концентрацию только не-проникающих растворенных веществ . ^{[ 3 ]}^{[ 2 ]}

Проникающие растворенные вещества могут диффундировать через клеточную мембрану , вызывая мгновенные изменения в объеме клеток в качестве растворенных молекул воды с ними. Неоплачивающие растворенные вещества не могут пересечь клеточную мембрану; Следовательно, движение воды через клеточную мембрану (то есть осмос ) должно происходить для растворов для достижения равновесия .

Решение может быть как гиперосмотическим, так и изотоническим. ^{[ 2 ]} Например, внутриклеточная жидкость и внеклеточные, могут быть гиперосмотическими, но изотоническими - если общая концентрация растворенных веществ в одном компартменте отличается от другого, но один из ионов может пересечь мембрану (другими словами, проникающего растворенного вещества) , рисовать воду, тем самым не вызывает чистого изменения объема раствора.

В медицине

Плазма осмолярность против осмоляльности

Осмолярность плазмы, осмолярность плазмы крови , может быть рассчитана по осмоляльности плазмы следующим уравнением: ^{[ 4 ]}

Осмоларность = осмоляльность

\times (ρ sol - c a)

где:

$ρ sol$ - это плотность раствора в г/мл, которая составляет 1,025 г/мл для плазмы крови . ^{[ 5 ]}
$C A$ - ( безводная ) концентрация растворенного вещества в G/мл - не следует путать с плотностью сухоф.

Согласно IUPAC, осмоляльность является коэффициентом негативного естественного логарифма рациональной активности воды и молярной массы воды, тогда как осмолярность является продуктом осмоляльности и массовой плотности воды (также известной как осмотическая концентрация). ^{[ 1 ]}

В более простых терминах осмоляльность является экспрессией осмотической концентрации растворенного вещества на массу растворителя, тогда как осмолярность - на объем раствора (таким образом, преобразование путем умножения с плотностью массы растворителя в растворе (растворитель кг/литр). ${\text{osmolality}}=\sum _{i}\varphi _{i}\,n_{i}m_{i}$

где $м я$ - молальность компонента $i$ .

Осмолярность/осмоляльность в плазме важна для поддержания надлежащего электролитического баланса в кровотоке. Неправильный баланс может привести к обезвоживанию , алкалозу , ацидозу или другим опасным для жизни изменениям. Антидиуретический гормон (вазопрессин) частично ответственен за этот процесс, контролируя количество воды, которую организм сохраняет из почки при фильтрации крови. ^{[ 6 ]}

Гиперосмолярность и гипоосмолярность

Концентрация осматического активного вещества считается гиперосмолярной, если высокая концентрация вызывает изменение осматического давления в ткани, органе или системе. Точно так же, как говорят, это гипоссмолярное, если осмолярность или концентрация осматической концентрации слишком низки. Например, если осмолярность парентерального питания слишком высока, это может вызвать тяжелое повреждение тканей. ^{[ 7 ]} Одним из примеров состояния, вызванного гипоосмолярностью, является водоопределение воды . ^{[ 8 ]}

Смотрите также

Ссылки

DJ Taylor, NPO Green, GW Stout Biological Science

^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Макнот, ad; Уилкинсон, А.; Мел, SJ (1997). Iupac. Сборник химической терминологии («Золотая книга») (2 -е изд.). Оксфорд: Blackwell Scientific Publications. ISBN 0-9678550-9-8 Полем Получено 23 января 2022 года .
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин Widmaier, Eric P.; Хершель Рафф; Кевин Т. Странг (2008). Человеческая физиология Вандера, 11 -е изд . МакГроу-Хилл. С. 108–12 . ISBN 978-0-07-304962-5 .
^ Костанцо, Линда С. (2017-03-15). Физиология . Предшествует: Costanzo, Linda S., 1947- (шестое изд.). Филадельфия, Пенсильвания. ISBN 9780323511896 Полем OCLC 965761862 . {{cite book}}: CS1 Maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка )
^ Мартин, Альфред Н.; Патрик Дж. Синго (2006). Физическая аптека и фармацевтические науки Мартина: физические химические и биофармацевтические принципы в фармацевтических науках . Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 158. ISBN 0-7817-5027-х .
^ Шмуклер, Майкл (2004). Элерт, Гленн (ред.). «Плотность крови» . Физический факт . Получено 2022-01-23 .
^ Эрли, Ле; Сандерс, Калифорния (1959). «Влияние изменения осмоляльности сыворотки на высвобождение антидиуретического гормона у некоторых пациентов с декомпенсированным циррозом печени и низкой осмоляльностью сыворотки» . Журнал клинических исследований . 38 (3): 545–550. doi : 10.1172/jci103832 . PMC 293190 . PMID 13641405 .
^ Панганибан, Дженнифер; Маскаренхас, Мария Р. (2021), «Парентеральное питание» , детское желудочно-кишечное блюдо и заболевание печени , Elsevier, pp. 980–994.e5, doi : 10.1016/b978-0-323-67293-1,00088-8 , isbn 978-0-323-67293-1 Получено 2024-05-10
^ Дональдсон Д. (1994), «Психиатрические расстройства биохимического происхождения» , Научные основы биохимии в клинической практике , Elsevier, с. 144–160, doi : 10.1016/b978-0-7506-0167-2.50013-3 , ISBN 978-0-7506-0167-2 Получено 2024-05-10

Внешние ссылки

Онлайн -калькулятор осмолярности сыворотки/осмоляльности

[gold_book-1] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Макнот, ad; Уилкинсон, А.; Мел, SJ (1997). Iupac. Сборник химической терминологии («Золотая книга») (2 -е изд.). Оксфорд: Blackwell Scientific Publications. ISBN 0-9678550-9-8 Полем Получено 23 января 2022 года .

[Widmaier-2] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин Widmaier, Eric P.; Хершель Рафф; Кевин Т. Странг (2008). Человеческая физиология Вандера, 11 -е изд . МакГроу-Хилл. С. 108–12 . ISBN 978-0-07-304962-5 .

[3] Костанцо, Линда С. (2017-03-15). Физиология . Предшествует: Costanzo, Linda S., 1947- (шестое изд.). Филадельфия, Пенсильвания. ISBN 9780323511896 Полем OCLC 965761862 . {{cite book}}: CS1 Maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка )

[martin-4] Мартин, Альфред Н.; Патрик Дж. Синго (2006). Физическая аптека и фармацевтические науки Мартина: физические химические и биофармацевтические принципы в фармацевтических науках . Филадельфия, Пенсильвания: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 158. ISBN 0-7817-5027-х .

[5] Шмуклер, Майкл (2004). Элерт, Гленн (ред.). «Плотность крови» . Физический факт . Получено 2022-01-23 .

[6] Эрли, Ле; Сандерс, Калифорния (1959). «Влияние изменения осмоляльности сыворотки на высвобождение антидиуретического гормона у некоторых пациентов с декомпенсированным циррозом печени и низкой осмоляльностью сыворотки» . Журнал клинических исследований . 38 (3): 545–550. doi : 10.1172/jci103832 . PMC 293190 . PMID 13641405 .

[7] Панганибан, Дженнифер; Маскаренхас, Мария Р. (2021), «Парентеральное питание» , детское желудочно-кишечное блюдо и заболевание печени , Elsevier, pp. 980–994.e5, doi : 10.1016/b978-0-323-67293-1,00088-8 , isbn 978-0-323-67293-1 Получено 2024-05-10

[8] Дональдсон Д. (1994), «Психиатрические расстройства биохимического происхождения» , Научные основы биохимии в клинической практике , Elsevier, с. 144–160, doi : 10.1016/b978-0-7506-0167-2.50013-3 , ISBN 978-0-7506-0167-2 Получено 2024-05-10

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]