OSMOTIC PRESSURE - nyomás a tiszta oldószerből egy féligáteresztő membránnal elválasztott oldatra, amikor az ozmózis leáll, vagyis az oldószer-molekulák átjutása oldatba egy félig áteresztő membránon keresztül, vagy az oldószer-molekulák átmenete egy féligáteresztő membránon keresztül egy oldatból, amely kevésbé koncentrált oldatra, koncentráltabb. A féligáteresztő membránok olyan természetes vagy mesterséges fóliák, amelyek csak oldószer-molekulák (például víz) permeábilisak és nem oldódnak az oldott anyag molekuláira. Osmosis és O. d. Jelentős szerepet játszanak a testfolyadékokban feloldott anyagok koncentrációjának fenntartásában bizonyos fiziológiailag szükséges szinten, és következésképpen a víz szövetek és sejtek közötti eloszlásában. Az izolált sejtek és szövetek tanulmányozása során fontos, hogy a mesterséges táptalaj izotóniás legyen a természeti környezettel. Különböző folyadékok bevezetése a testbe a legkisebb zavarokat a testfolyadékok O., O. egyenértékű oldatai okozzák.
O. mérése (Osmometria) széles körben alkalmazza a móló meghatározását. biológiailag aktív, nagy molekulatömegű anyagok, például fehérjék, szénhidrátok, nukleinsavak stb. súlya (tömegek). Az optikai oxigén nagyságának mérését az ozmométerek (13). A vízi oldalról a ferroszerverikus réz által képződött féligáteresztő membránnal ütköző vízmolekulák száma nagyobb, mint a p-ra oldalról ezzel a membránnal ütköző vízmolekulák száma, mivel a p-re-ben a vízmolekulák koncentrációja alacsonyabb, mint a tiszta vízben. Ennek eredményeként az ozmózis következik be, és az oldathoz túlzott hidrosztatikus nyomás következik be, amelynek hatására a vízmolekulák membránon keresztül történő átmeneti sebessége tiszta vízbe emelkedik. Ha az oldat túlnyomása eléri az O. D. értékével megegyező értéket, akkor mindkét irányban a membránon áthaladó vízmolekulák száma megegyezik, az ozmózis leáll, és az oldat és a féligáteresztő oldószer között. membrán, ozmotikus egyensúly alakul ki. Ily módon az ozmotikus nyomás csak abban az esetben keletkezik, ha az oldatot és az oldószert egy féligáteresztő membrán választja el egymástól.
A. Az izolált sejteket vagy szöveteket a plazmolízissel legegyszerűbben mérjük. Ehhez a vizsgált tárgyakat olyan oldatokba helyezzük, amelyek különböző koncentrációjú anyagokat tartalmaznak, amelyekhez képest a sejtmembrán áthatolhatatlan. Oldatok O. d-vel magasabbak, mint O. d. A sejtek tartalma (hipertóniás oldatok) a sejtek ráncosodását okozzák - a plazmolízis a sejtből a rr-be való átvitel miatt. Az O.-nál alacsonyabb O.-ból származó oldatok A sejtek tartalmából (hipotonikus oldatok) a sejtek térfogatának növekedése az oldatból a sejtbe való átmenet következtében keletkezik. A sejtek (izotóniás oldatok) O.-jével egyenértékű O. oldattal rendelkező oldatok nem okoznak változást a sejtek térfogatában. Az ilyen p-ra koncentrációját ismerve számítsuk ki O. d.; ugyanez lesz az O. d és a cellatartalom értéke. Egy fontos tényező, amely meghatározza a víz áthaladását a sejtmembránon keresztül, különösen az eljárás kezdeti szakaszában, lehet membránpotenciál, amely a víz elektromos mozgását okozza a sejtfalon keresztül, úgynevezett. abnormális ozmózis (lásd az elektrooszmosist). Ilyen esetekben a plazmolízis módszerrel végzett O. mérés pontatlan.
Az alacsony molekulatömegű anyagokat tartalmazó d-oldatok meghatározása, amelyeknél nehéz áthatolhatatlan membránt előállítani, közvetett módszerekkel állítható elő, általában az oldat fagyáspontjának csökkenésével (lásd Cryometry).
J. van't Hoff megmutatta, hogy O. d. A nem elektrolitok hígított oldatai betartják a gázok nyomására vonatkozó törvényeket (lásd), és kiszámíthatók a Clapeyron - Mendeleev egyenlethez hasonló egyenletekkel:
ahol π az ozmotikus nyomás, v az oldat térfogata l-ben, n az oldott nem elektrolit móljainak száma, T az abszolút skála hőmérséklete, R konstans, a numerikus érték ugyanaz, mint a gázok esetében (R gázok aránya 82,05 * 10 -3 l-atm / deg-mol).
A fenti egyenlet a Van't Hoff törvény matematikai kifejezése: O. d. A hígított p-ra egyenlő a nyomással, amely egy oldott anyagot képez, gázállapotban van, és ugyanazon a hőmérsékleten a p-ra térfogattal egyenlő térfogatot foglal el. Az λ = n v egyenletben a mólkoncentráció megadásával π = c * RT-t kapunk.
Az elektrolit oldat O. D. értéke nagyobb, mint az azonos moláris koncentrációjú nem elektrolit oldat O. D.. Ez magyarázható az elektrolitmolekulák disszociációjával a p-re ionokba, aminek következtében a kinetikailag aktív részecskék koncentrációja nő, az O.d.
Az i. Számot, amely azt jelzi, hogy az elektrolit (de) oldatának hányszor O-értéke nagyobb, mint a (l) az azonos mólkoncentrációjú nem elektrolit oldatának (l) -ét, Van't Hoff izotóniás együtthatónak nevezzük:
Az i számértéke az elektrolit jellegétől és a p-re koncentrációjától függ. A gyenge elektrolitok esetében az i érték kiszámítható a következő képlettel:
ahol a az elektrolit disszociációs foka, és N az ionok száma, amelyekbe egy elektrolit molekula lebomlik. Az erős elektrolitok híg oldataihoz i az N értéket lehet venni.
A fentiekből következik, hogy az O. d. Az elektrolit oldatából az alábbi egyenletből számítható:
ahol c a moláris koncentráció.
Ha a p-re kis molekulatömegű oldott anyagokon kívül nagy molekulatömegű anyagokat (kolloidokat), majd O. d., Nagy molekulatömegű anyagok miatt, akkor H. Schade javaslata szerint onkotikus vagy kolloid-ozmotikus nyomás.
Az általános vérplazma általában 7,6 atm, az onkotikus nyomás főként a plazmafehérjék miatt csak 0,03-0,04 atm. Az onkotikus nyomás a kis értékhez képest, az általános O.-hez képest, a vérplazmából nagy szerepet játszik a víz vér és szövetek közötti eloszlásában.
Számos biopolimer, például fehérje, nukleinsav stb., Amelyek polielektrolitok, ha p-re-ben disszociálnak, nagy móltömegű többszörös töltésű ionokat képeznek. súlyok (tömegek), amelyekre az ozmométer membrán áthatolhatatlan, és a közönséges kis méretű ionok, amelyek egy féligáteresztő membránon haladnak át. Ha az ozmométer p-re töltése polielektrolitot tartalmaz, akkor a membránon keresztül diffundáló kis molekulatömegű ionok a membrán mindkét oldalán egyenlőtlenek (lásd a membránegyensúlyt). Az ozmométerben megfigyelt felesleges hidrosztatikus nyomás πБ = πБ + π1 - π2 lesz, ahol πБ - O. д biopolimer és π1 és π2 - О. д. ennek megfelelően. A biopolimerek O. hidak mérésekor figyelembe kell venni az alacsony molekulatömegű elektrolitok egyenlőtlen eloszlásának lehetőségét a féligáteresztő ozmométer membrán mindkét oldalán, vagy méréseket kell készíteni a biopolimer bp-be bevitt, kis molekulatömegű elektrolit elegendő feleslegével. Ebben az esetben az alacsony molekulatömegű elektrolit szinte egyenletesen oszlik el a féligáteresztő membrán mindkét oldalán, ahol = π1 = π2 és πБ = πН.
ozmoregulációban
Az O. karbantartását biztosító mechanizmusok kombinációja az anyagcsere optimális szintjén az osmoreguláció. Információ beszerzése a receptor zónákról az O. vérfesték változásairól, q. n. a. számos olyan mechanizmust tartalmaz, amely a rendszert a szervezet optimális állapotába viszi vissza. A befogadás kétféleképpen történik: ideges és humorális. Az O. méretének az optimális szinttől való eltérését egy szervezetben az ozmoreceptorok (lásd), a központi helyet foglalja el a központi ozmoreceptorokat, amelyek a hipotalamusz supraoptichesky és paraventricularis magjaiban találhatók (lásd).
A hipotalamusz szupraoptikus magjainak sejtjei képesek antidiuretikus hormon (ADH) szekretálására, ezen sejtek axonja mentén a neurohypofízisbe lép, ahol felhalmozódik és felszabadul az általános keringésbe (lásd Vasopressin). Az ADH hatással van a víz rebszorpciójára a distalis nephronban, és az érrendszer szűkülését okozhatja. Az ADH szekrécióját szabályozó afferens jelek a bal pitvar térfogati receptoraiból (volumoreceptorokból), az aortaívek receptoraiból, a belső carotis artériák ozmoreceptoraiból, a barotid receptorokból és a carotis sinus kemoreceptorokból a hypothalamusba lépnek. Az extracelluláris folyadék O. növekedése növeli az ADH szekrécióját mind az ozmotikus nyomás, mind az extracelluláris folyadék térfogatának csökkentése során a test kiszáradásakor. Így az ADH elosztását két riasztórendszer befolyásolja: az ozmoreceptorok riasztása és a baroreceptorok és a térfogat-receptorok riasztása. Azonban az ADH szekréciójának szabályozásában a fő kapcsolat mégis O. e. A hipotalamusz ozmoreceptoraira ható vérplazma.
Különös szerepet játszik a fiziol fenntartásában. O. értékek d. A nátriumionokhoz tartoznak (lásd). A dehidratáció pontosan a Na + ionok tartalmának változásával kapcsolatos. Ha a Na + ionok tartalmának változásai miatt dehidratálódik, az arteriális vér és a sejtközi folyadék térfogatának csökkenését a térfogat-receptorok rögzítik, az idegpályák mentén az ryhig terjedő impulzusok elérik a c. n. a falu, amely szabályozza az ásványokortikoid hormonok - aldoszteron (lásd) - felszabadulását, növeli a nátrium reabszorpcióját. Az aldoszteron szekréció központi szabályozását az adrenokortikotropin felszabadító faktor (ACTH-releasing faktor) termelő hipotalamusz végzi, amely szabályozza az agyalapi mirigy által kialakított adrenokortikotrop hormon (ACTH) szekrécióját (lásd Adrenokortikotrop hormon). Úgy véljük, hogy az ACTH hatása az aldoszteron szekréciójára is kiterjed a középső agyban található aldoszteron szekréció szabályozására. Ez az, ahol az afferens impulzus akkor jön létre, amikor az intercelluláris folyadék térfogata csökken a nátriumionok tartalmának változása következtében. Az aldoszteron szekréciós szabályozó központ sejtjei a középső agyban képesek neuroszecepcióra - a kapott hormon belép az epiphízisbe, ahol felhalmozódik és felszabadul a vérből. Ez a hormon az adrenoglomerotropina (AGTG).
Az ADH és az aldoszteron szekrécióját is szabályozhatja angiotenzin (lásd), nyilvánvalóan a hipotalamusz neuronok bizonyos receptoraira gyakorolt hatásával. A vesék renin-angiotenzin rendszere térfogat-receptor zóna, amely reagál a vese véráramlásának változására.
A vizelet (lásd Diuresis), a folyadék és ionok transzkapilláris cseréje (lásd: Víz-só anyagcsere), izzadás (lásd a), a folyadék felszabadulása a tüdőn (350–400 elveszett kilégzett levegő naponta szintén befolyásolja a módosított O. normalizálását). milliliter víz) és folyadék felszabadulása elment. - kish. (100-200 ml víz elveszik a székletből).
Magának a vérnek az a képessége, hogy normalizálja O. Az ozmotikus puffer szerepét az ozmotikus hipertónia és a hipotenzió irányában minden lehetséges eltolódásban elvégezheti. Nyilvánvaló, hogy ez a vérfunkció egyrészt a plazma és a vörösvértestek közötti ionok újraelosztásával, másrészt pedig a plazmafehérjék ionok kötődési vagy felszabadulási képességével kapcsolatos.
Egy szervezet vízkészletének csökkentése vagy a víz és az ásványi sók normál arányának zavarása (hl. Obr. Nátrium-klorid) esetén szomjúság (lásd), a vágással való elégedettség elősegíti a fiziolt.
a vízegyensúly szintje és az elektrolit-egyensúly a testben (lásd homeosztázis).
Irodalom: NV Bladergren Fizikai kémia az orvostudományban és a biológiában, transz. vele. 102 és mtsai., M., 1951; RG Wagner, az ozmotikus nyomás meghatározása, a könyvben: Fizich. szerves kémiai módszerek, szerk. A. Weisberger, transz. angolul, t. 1, p. 270, M., 1950, bibliogr.; Ginetsinsky A. G. A víz-só egyensúly fiziológiai mechanizmusai, M. - JI., 1963; Gubanov N. I. és Utepbergenov A. A. Medical Biophysics, p. 149, M., 1978; H a-t h és N. Yu. V. Egy vese ionszabályozó jele, D., 1976; S tp és e-va X. K. Oszmoreguláció extrarenális mechanizmusai, Alma-Ata, 1971, bibliogr.; Williams V. és Williams X. A biológusok fizikai kémia, transz. angolul. 146, M., 1976; A vese élettana, szerk. Yu. V. Natochina, JI., 1972; Andersson B. A vízfelvétel szabályozása, Physiol. Rev., v. 58, p. 582, 1978, bibliogr.
V.P. Mishin; S. A. Osipovsky (Phys.).
Orvosi enciklopédia - ozmotikus nyomás
Kapcsolódó szótárak
Ozmotikus nyomás
Ozmotikus nyomás - nyomás a tiszta oldószerből elválasztott oldatra, amely csak az oldószer-molekulákra áteresztő membránnal rendelkezik (féligáteresztő membrán), ahol az ozmózis megáll. Az ozmózis az oldószer molekulák spontán behatolására (diffúziójára) utal egy féligáteresztő membránon keresztül egy oldatba vagy egy alacsonyabb koncentrációjú oldatból egy nagyobb koncentrációjú oldatba.
Az ozmotikus nyomást ozmométerekkel mérjük. A legegyszerűbb ozmométer vázlata az ábrán látható.
Oszométer áramkör: 1 - víz; 2 - celofán zsák (féligáteresztő); 3 - oldat; 4 - üvegcső; h - a folyadékoszlop magassága (az ozmotikus nyomás mértéke).
A celofánból, kollodionból stb. Származó fóliákat féligáteresztő membránokként használjuk.
A nem elektrolitok híg oldatai állandó hőmérsékleten történő ozmotikus nyomása arányos az oldat moláris koncentrációjával, és állandó koncentrációban az abszolút hőmérsékletig. Az azonos ozmotikus nyomású oldatokat izotóniásnak nevezzük. A magas ozmotikus nyomású oldatot hipertóniásnak nevezik, és kisebbikével hipotóniásnak hívják.
Az ozmózis és az ozmotikus nyomás nagy szerepet játszik a víz és a környezet közötti vízcserében. Egy személy vérének ozmotikus nyomása rendszerint átlagosan 7,7 atm, és a plazmában oldott összes anyag összkoncentrációjától függ. A vér osmotikus nyomásának egy részét, amelyet a plazmafehérjék koncentrációja határoz meg, és 0,03-0,04 atm normában egyenlő, az onkotikus nyomásnak nevezzük. Az onkotikus nyomás jelentős szerepet játszik a víz és a nyirok közötti víz eloszlásában.
Lásd még: Dialízis, izotóniás megoldások. Elektrolitok.
Az ozmotikus nyomás az oldat külső nyomása, amely a tiszta oldószertől egy féligáteresztő membránnal elválasztja, amelyen az ozmózis megáll. Az ozmózis egy oldószer egyoldalú diffúziójára utal, egy félig áteresztő membránon keresztül, amely elválasztja őket (pergamen, állati hólyag, kollodionfilmek, celofán). Az ilyen membránok az oldószerek számára átjárhatóak, de nem engedik át az oldott anyagokat. Az ozmózis akkor is megfigyelhető, ha egy féligáteresztő membrán két különböző koncentrációjú oldatot választ, míg az oldószer egy kevésbé koncentrált oldatból egy koncentráltabb oldatba jut. Az oldat ozmotikus nyomásának nagyságát a kinetikailag aktív részecskék (molekulák, ionok, kolloid részecskék) koncentrációja határozza meg.
Az O. mérést az ozmométerek nevű műszerekkel kell elvégezni. A legegyszerűbb ozmométer sémáját a 2. ábrán mutatjuk be. A vizsgálati oldattal töltött 1 edényt, amelynek alja féligáteresztő membrán, tiszta oldószerrel merítjük a 2 edénybe. Az ozmózis hatására az oldószer az 1 edénybe jut, amíg a túl magas hidrosztatikus nyomás a h magasságú oszlopban mérve eléri az értéket, és az ozmózis megáll. Ebben az esetben ozmotikus egyensúly alakul ki az oldat és az oldószer között, azzal jellemezve, hogy az oldószer-molekuláknak a féligáteresztő membránon áthaladó sebessége az oldatba és az oldatmolekulákba az oldószerbe egyenlő. A h magasságú folyadékoszlop felesleges hidrosztatikus nyomása az oldat O. mérete. O. meghatározás A megoldásokat gyakran közvetett módszerrel állítják elő, például mérve az oldatok fagyáspontjának csökkenését (lásd Cryometry). Ezt a módszert széles körben használják az O. véráramlás, a vérplazma, a nyirok, a vizelet meghatározására.
Az izolált sejtek ozmotikus nyomását plazmolízissel mérjük. Ebből a célból a vizsgált sejteket olyan oldatokba helyezzük, amelyek különböző koncentrációjú bármilyen oldott anyagot tartalmaznak, amelyek számára a sejtfal áthatolhatatlan. Oldatok O. d-vel nagyobbak, mint O. d) A sejtek tartalma (hipertóniás oldatok), a sejtek ráncosodása (plazmolízis) a sejtből való víz felszabadulása miatt
Ha a sejt tartalmának O-ja kisebb, mint O. (hipotonikus oldatok), a sejtek oldatából a sejtbe való átmenet következtében a sejtek duzzanata keletkezik. Megoldás az O.-vel, egyenlő O-val. A sejtek tartalmából - izotóniás (lásd az izotóniás oldatokat) nem teszi lehetővé a sejt térfogatának változását. Az ilyen oldat koncentrációjának ismeretében az (1) egyenlet alapján kiszámítjuk a sejt tartalom O-ját.
O. d. A nem elektrolitok hígított oldatai a gáznyomásra vonatkozó törvényeket követik, és a van't Hoff egyenlet segítségével számíthatók ki:
ahol n az ozmotikus nyomás, s az oldat koncentrációja (mól / 1 l oldat), T a hőmérséklet abszolút skálán, R konstans (0,08205 l · atm / deg · mol).
O. d. Az elektrolit oldat nagyobb, mint O. d. Ez annak köszönhető, hogy az oldott elektrolit molekulái ionokba disszociálódnak, aminek következtében növekszik a kinetikailag aktív részecskék koncentrációja az oldatban. O. d. Hígított elektrolitoldatokra az alábbi egyenletet kell kiszámítani:
ahol i az izotóniás együttható, ami azt mutatja, hogy az elektrolitoldat O-hányszorosa nagyobb, mint az azonos moláris koncentrációjú nem elektrolitoldat O.
Az emberi vér általános O. értéke általában 7 - 8 atm. A vérben lévő magas O molekulatömegű anyagok (főként a plazmafehérjék) által okozott O-részét onkotikus vagy kolloid-ozmotikus vérnyomásnak nevezzük, amely általában 0,03-0,04 atm. Kis értékének ellenére az onkotikus nyomás fontos szerepet játszik a keringési rendszer és a szövetek közötti vízcsere szabályozásában. Az O. mérését széles körben kell alkalmazni a biológiailag fontos, nagy molekulatömegű anyagok, például fehérjék molekulatömegének meghatározására. Az ozmózis és az ozmotikus nyomás fontos szerepet játszik az ozmoregulációs folyamatokban, azaz az oldott anyagok ozmotikus koncentrációjának fenntartásában a testfolyadékokban bizonyos szinten. Különböző folyadékok bejuttatásával a vérbe és az extracelluláris térbe izotóniás oldatok, azaz O. oldatok, amelyek a testfolyadék O-jával egyenlőek, a legkisebb zavart okozzák a szervezetben. Lásd még az átjárhatóságot.
Osmotikus nyomás az emberekben
Az ozmotikus vérnyomás olyan nyomás, amely elősegíti a vizes oldószer áthatolását egy féligáteresztő membránon keresztül egy koncentráltabb készítmény felé.
Ennek következtében az emberi testben a szövetek és a vér közötti vízcsere történik. A mérést osmométerrel vagy kriometrikusan lehet mérni.
Mi határozza meg az ozmotikus értéket
Ezt a mutatót befolyásolja a vérplazmában oldott elektrolitok és nem elektrolitok száma. Legalább 60% ionizált nátrium-klorid. Izotóniásnak nevezik azokat a oldatokat, amelyek ozmotikus nyomása megközelíti a plazma nyomását.
Ha ez az érték csökken, akkor ezt a kompozíciót hypotonikának, és túlzott mértékű hipertóniájának nevezzük.
A normál szint megváltoztatásakor a sejtek szövetei sérülnek. A folyadék állapotának normalizálásához kívülről lehet bevezetni, és a készítmény a betegség természetétől függ:
- A hipertóniás oldat elősegíti a víz eltávolítását az edényekbe.
- Ha a nyomás normális, akkor a gyógyszereket izotóniás oldatban, általában nátrium-kloridban hígítjuk.
- A hipotóniás koncentrált oldat sejtrepedéshez vezethet. A vérsejtbe behatoló víz gyorsan kitölti azt. De a megfelelő adagolással segít megtisztítani a pusztából származó sebeket az allergiás ödéma csökkentése érdekében.
A vesék és a verejtékmirigyek meggyőződnek arról, hogy ez a mutató nem változik. Olyan védőréteget képeznek, amely megakadályozza az anyagcsere termékeknek a testre gyakorolt hatását.
Ezért az emberekben az ozmotikus nyomás szinte mindig állandó értékkel rendelkezik, az éles ugrás csak intenzív fizikai erőfeszítés után következhet be. De a test maga is gyorsan normalizálja ezt a számot.
Hogyan befolyásolja az élelmiszer
Megfelelő táplálkozás - az egész emberi test egészségének garantálása. A nyomásváltozás a következő esetekben történik:
- Nagy mennyiségű sót fogyaszt. Ez a nátrium lerakódásához vezet, ami miatt a vérerek falai sűrűvé válnak, csökkenti a clearance-t. Ebben az állapotban a test nem tud megbirkózni a folyadék eltávolításával, ami a vérkeringés és a magas vérnyomás növekedéséhez vezet, az ödéma megjelenéséhez.
- Nem megfelelő folyadékbevitel. Amikor a test nem rendelkezik elegendő vízzel, a vízegyensúly zavar, a vér sűrűsödik, mint az oldószer mennyisége, azaz a víz csökken. Egy személy erős szomjúságot érez, miután leállította ezt, elkezdi a mechanizmus munka folytatásának folyamatát.
- A junk food használata vagy a belső szervek (máj és vese) megsértése.
Hogyan mérik, és mit mondanak a mutatók
A vérplazma ozmotikus nyomásának nagyságát mérjük, amikor lefagy. Ez az érték általában átlagosan 7,5–8,0 atm. A hőmérséklet növekedésével a fagyasztási oldat magasabb lesz.
Az ozmotikus nagyság egy része az onkotikus nyomást eredményezi, amelyet plazmafehérjék alkotnak. Felelős a vízcsere szabályozásáért. Az onkotikus vérnyomás általában 26-30 mm Hg. Art. Ha a mutató kisebb irányban változik, akkor a duzzanat jelenik meg, mivel a test nem képes jól kezelni a folyadék kiválasztását, és felhalmozódik a szövetekben.
Ez a vesebetegségben, hosszan tartó böjtben fordulhat elő, amikor a vér összetétele kevés fehérjét tartalmaz, vagy a máj problémái vannak, ebben az esetben az albumin felelős a kudarcért.
Az emberi testre gyakorolt hatás
Kétségtelen, hogy az ozmózis és az ozmotikus nyomás a legfontosabb tényezők, amelyek befolyásolják a szövetek rugalmasságát és a szervezet azon képességét, hogy megőrizzék a sejtek és a belső szervek alakját. Szövet tápanyagokat biztosítanak.
Ahhoz, hogy megértsük, mi az, akkor a vörösvértestet desztillált vízbe kell helyezni. Idővel a teljes cellát vízzel töltjük, az eritrocita membrán összeomlik. Ezt a folyamatot hemolízisnek nevezik.
Ha a cellát koncentrált sóoldatba mártják, elveszíti alakját és rugalmasságát, ráncosodik. A plazmolízis a vörösvértestek elvesztéséhez vezet. Izotóniás oldatban az eredeti tulajdonságok maradnak.
Az ozmotikus nyomás biztosítja a víz normális mozgását a testben.
Ozmotikus nyomás
Ozmotikus nyomás (π) - túlzott hidrosztatikus nyomás az oldatra, amely a tiszta oldószertől egy féligáteresztő membránnal elválasztva, ahol az oldószer membránon keresztüli diffúziója leáll. Ez a nyomás mindkét oldat koncentrációját egyenlővé teszi az oldott és oldószer molekulák ellen diffúziója miatt.
Az ozmotikus nyomásgradiens mértékét, azaz a két oldattal elválasztott oldat vízpotenciáljának különbségét tonicitásnak nevezzük. A másik oldathoz képest nagyobb ozmotikus nyomást mutató oldatot hipertóniásnak nevezzük, és alacsonyabb hipotonikus nyomásuk van.
Az ozmotikus nyomás nagyon jelentős lehet. Egy fában például ozmotikus nyomás hatására a xilem mentén növekszik a növényi lé (az ásványi anyagokkal feloldott víz) a gyökerekről a tetejére. A kapilláris jelenségek önmagukban nem képesek elegendő emelőerőt létrehozni - például a vörösfenyőnek 100 méteres magasságig kell szállítania az oldatot. Ugyanakkor a fában a koncentrált oldat, azaz a zöldséglé mozgása nem korlátozódik semmire.
Ha egy ilyen oldat zárt térben van, például egy vérsejtben, akkor az ozmotikus nyomás a sejtmembrán szakadásához vezethet. Ezért a vérbe injektálásra szánt gyógyszerek izotóniás oldatban oldódnak, amely annyi nátrium-kloridot (nátrium-kloridot) tartalmaz, amennyi szükséges a sejtfolyadék által létrehozott ozmotikus nyomás kiegyensúlyozásához. Ha az injektált hatóanyagokat vízre vagy egy nagyon híg (hipotóniás a citoplazmára vonatkoztatva) oldatra állítottuk, az ozmotikus nyomás, ami arra kényszeríti a vizet, hogy behatoljon a vérsejtekbe, megszakad. De ha túl sok nátrium-klorid oldatot fecskendeznek a vérbe (3-5-10%, hipertóniás oldatok), a sejtekből származó víz kijön, és zsugorodni fog. Növényi sejtek esetében a sejtfalból a protoplaszt leválasztódik, amit plazmolízisnek nevezünk. A fordított folyamat, amely akkor történik, amikor a zsugorított sejteket hígabb oldatba helyezzük, a deplasmolízis.
Az oldat által létrehozott ozmotikus nyomás nagysága függ a benne oldott anyagok mennyiségétől és nem a kémiai jellegétől (vagy ionoktól, ha az anyag molekulái disszociálnak), ezért az ozmotikus nyomás az oldat kollegatív tulajdonsága. Minél nagyobb az anyag koncentrációja az oldatban, annál nagyobb az ozmotikus nyomás. Ezt a szabályt, amelyet az ozmotikus nyomás törvényének neveznek, egy egyszerű képlettel fejezzük ki, amely nagyon hasonlít egy ideális gázhoz.
ahol i az oldat izotóniás aránya; C az oldat moláris koncentrációja, az alap SI-egységek kombinációjában kifejezve, azaz mol / m 3 -ban, és nem a szokásos mol / l-ben; R az univerzális gáz konstans; T az oldat termodinamikai hőmérséklete.
Azt is mutatja, hogy a viszkózus oldószeres közegben egy oldott anyag részecskék tulajdonságai hasonlóak a levegőben lévő ideális gáz részecskéihez. Ennek a szempontnak az érvényességét a J. B. Perrin (1906) kísérletei igazolják: a gummigut gyanta emulzió részecskék eloszlása a vízoszlopban általában betartotta a Boltzmann törvényt.
Az oldatban lévő fehérjék tartalmától függő ozmotikus nyomást onkotikusnak (0,03-0,04 atm) nevezzük. Hosszan tartó böjt, vesebetegség esetén a fehérjék koncentrációja a vérben csökken, a vérben az onkotikus nyomás csökken, és az onkotikus ödémák előfordulnak: a vizek átjutnak az edényekről a szövetekbe, ahol πPMC több. Amikor ¼ púpos folyamatokPMC a gyulladás fókuszában 2-3-szor nő, mivel a részecskék száma a fehérjék pusztulása következtében nő. A testben az ozmotikus nyomásnak állandónak kell lennie (≈ 7,7 atm). Ezért izotóniás oldatok (oldatok, amelyek omotikus nyomása πPlazma ≈ 7,7 atm. (0,9% NaCl-só, 5% glükózoldat). Hypertonikus megoldások, amelyekhez π nagyobb, mint πPlazma, gyógyászatban a pusztából származó sebek (10% -os nátrium-klorid) tisztítására, az allergiás ödéma eltávolítására (10% CaCl2, 20% glükóz), hashajtó szerként (Na2SO4∙ 10H2O, MgSO4H 7H2O).
Az ozmotikus nyomás törvénye egy adott anyag molekulatömegének kiszámításához használható (ismert további adatokkal).
5.4. Ozmózis. Ozmotikus nyomás
Minden oldat diffúz. A diffúzió egy anyag egyenletes eloszlása az oldat teljes térfogatára, amely minden irányban áramlik. A hajtóereje a rendszer törekvése az entrópia maximális szintjére. Létrehozhat egy olyan állapotot, amelyben a diffúzió csak egy irányban történik. Ehhez az oldatot és az oldószert egy féligáteresztő membrán választja el, amelyen csak kis molekulák (ionok) juthatnak át.
Az ozmózis egy oldószer egyoldalú diffúziója egy féligáteresztő membránon keresztül egy oldószerből oldatba vagy híg oldatból - egy koncentráltabb oldatba. Az ozmózis hajtóereje a vágy, hogy a membrán mindkét oldalán az oldott anyag koncentrációját kiegyenlítsük. A folyamat spontán halad, és az entrópia növekedésével jár. Előfordulásának határértéke az egyensúlyi állapot.
Az oldószer membránra gyakorolt nyomását ozmotikus nyomásnak nevezzük (pOSM). Az ozmotikus nyomást a van't Hoff egyenlet írja le:
(a) nem elektrolitok esetében: pOSM = Cm· R · T
ahol R az univerzális gáz konstans, 8,13 j / mol · K,
T - abszolút hőmérséklet, K.
CM - az oldat moláris koncentrációja, mol / l
i az izotóniás együttható (Van't Hoff együttható), amely az elektrolit ionok disszociációját jellemzi
Az állatok és a növényi szervezetek sejtmembránjai a vízre és a kis ionokra permeábilisak. Áthaladva a víz oszmotikus nyomást hoz létre. A normál plazma nyomás 740 - 780 kPa (37 ° C). A plazma és más biológiai folyadékok ozmotikus nyomása főként az elektrolitok jelenlétének köszönhető. Kisebb mértékben a nyomást kolloid fehérje részecskék alkotják, amelyek nem jutnak át a membránon. A fehérjék által létrehozott ozmotikus nyomást onkotikusnak nevezik. Ez csak 3 - 4 kPa. Oszmotikus homeosztázis a vesék, a tüdő, a bőr miatt. Az anyag koncentrációs gradienshez való áthelyezésének feladatát ozmotikusnak nevezzük.
Az ozmózis számos élettani folyamat alapját képezi: az élelmiszerek asszimilációja, a hulladéktermékek kiválasztása, a víz aktív szállítása.
Az orvosi gyakorlatban olyan megoldásokat alkalmaznak, amelyek izoosmotikusak a vérrel (fiziológiai megoldások). Például 0,9% NaCl, glükóz (4,5%). A fiziológiás sóoldatok bevezetése a vérbe, cerebrospinális folyadékba és más biológiai folyadékokba nem okoz ozmotikus konfliktust (8. ábra).
A hipotonikus oldat bevezetésével (pOSM 780 kPa).
8. ábra - sejt az (a) oldatban izotóniás, (b) hipotonikus, (c) hipertóniás
A hypertoniás megoldások alkalmazása a gyógyászatban
(a) 10% -os nátrium-klorid-oldatot használnak gennyes sebek kezelésére;
(b) 25% MgS04-oldat4 vérnyomáscsökkentő szerként alkalmazzák;
(c) különböző hipertóniás oldatokat alkalmazunk a glaukóma kezelésére.
Az intravénás injekcióhoz használt oldatok fontos jellemzője az ozmolaritása és az ozmolalitása. Ezek jellemzik a sejtmembránon keresztül nem diffundálódó részecskék tartalmát.
Ozmotikus vérnyomás: amit mérünk és milyen tényezők befolyásolják a normától való eltéréseket
A vér ozmotikus nyomása (ODC) az erő, amely az eritrocita membránon keresztül keringeti az oldószert (testünkhöz víz).
A szint fenntartása olyan megoldások alapján történik, amelyek kevésbé koncentráltak azokban, ahol a víz koncentrációja nagyobb.
Ez az interakció egy vízcsere az emberi test vérei és szövetei között. A vérben koncentrált ionok, glükóz, fehérjék és egyéb hasznos elemek.
A normál ozmotikus nyomás 7,6 atm, vagy 300 mOsmol, ami 760 mmHg.
Az Osmol az egy mól vízben oldott nem elektrolit koncentrációja. A vérben az ozmotikus koncentrációt pontosan mérik.
Mi a JDC?
A membránnal rendelkező sejtek környezete mind szövetekben, mind vérelemekben rejlik, a víz könnyen áthalad rajta, és gyakorlatilag nem hatol át az oldott anyagokra. Ezért az ozmotikus nyomás eltérése a vörösvérsejtek növekedéséhez és a vízveszteséghez és a deformációhoz vezethet.
Az eritrociták és a legtöbb szövet esetében káros a véredények falán felhalmozódó, a véredények áthaladását felhalmozódó sóbevitel növekedése.
Ez a nyomás mindig ugyanolyan szinten van, és a hipotalamuszban, a vérerekben és a szövetekben található receptorok szabályozzák.
Közös névük az osmoreceptorok, ők azok, akik az ODC-t a megfelelő szinten tartják.
A vér egyik legstabilabb paramétere a plazma ozmotikus koncentrációja, amely a normális ozmotikus vérnyomást fenntartja hormonok és testjelek segítségével - a szomjúság érzése.
Mi a normál UDC?
Az ozmotikus nyomás normál mutatói a krioszkópia mutatói, amelyek nem haladják meg a 7,6 atm értéket. Az elemzés meghatározza azt a pontot, ahol a vér lefagy. A személy fagyasztási oldatának normál mutatói 0,56-0,58 Celsius fok, ami 760 mm Hg-nak felel meg.
A plazmafehérjék külön APC-t hoznak létre. A plazmafehérjék ozmotikus nyomását az onkotikus nyomásnak is nevezik. Ez a nyomás többször alacsonyabb, mint a sók által a plazmában keletkező nyomás, mivel a fehérjék magas molekulatömegűek.
A többi ozmotikus elemhez képest jelenlétük jelentéktelen, bár több vérben vannak jelen a vérben.
Ez hatással van a JDC általános teljesítményére, de kis arányban (egy teljes kétszáz-huszadik) az általános teljesítményre.
Ez 0,04 atm, vagy 30 Hgmm-nek felel meg. Az ozmotikus vérnyomás indikátorai esetében mennyiségi tényezőjük és mobilitásuk jelentős, nem pedig az oldott részecskék tömege.
A leírt nyomás ellensúlyozza az oldószer vérből a szövetekbe történő erős mozgását, és befolyásolja a víz szövetekből az edényekbe történő átvitelét. Ez az oka annak, hogy a szöveti ödéma előrehaladt, ami a plazmakoncentráció csökkenésének következménye.
A nem elektrolit alacsonyabb ozmotikus koncentrációt tartalmaz, mint az elektrolit. Ez azért van jelölve, mert. Hogy az elektrolitmolekulák ionokat oldanak, ami az aktív részecskék koncentrációjának növekedéséhez vezet, amely az ozmotikus koncentrációt jellemzi.
Mi befolyásolja az ozmotikus nyomáskülönbségeket?
A kiváltó szervek aktivitásának reflexváltozása az osmoreceptorok irritációjához vezet. Gyulladás esetén megszüntetik a szervezetből a vérbe jutó felesleges mennyiségű vizet és sókat.
Itt fontos szerepet játszik a bőr, amelynek szövetei a felesleges vizet táplálják a vérből, vagy visszajuttatják a vérbe az ozmotikus nyomás növekedésével.
A normál ODC teljesítményét befolyásolja a vér mennyiségi telítettsége elektrolitokkal és nem elektrolitokkal, amelyek a vérplazmában oldódnak.
Legalább hatvan százalék ionizált kálium-klorid. Az izotóniás megoldások olyan megoldások, amelyekben az APC szintje a plazma közelében van.
Az ilyen nagyságú mutatók növekedésével a kompozíciót hipertóniásnak, a csökkenés esetén pedig hipotóniásnak nevezzük.
Ha a normál ozmotikus nyomás abnormális, akkor a sejtkárosodás aktiválódik. Annak érdekében, hogy visszatérjen a vérben lévő ozmotikus nyomás indikátorai, olyan injekciókat adhatnak be, amelyek a betegségtől függően kiválaszthatók az AEC eltéréseitől a normától.
Ezek közé tartozik:
- Hypotonikus koncentrált oldat. A megfelelő adagolás esetén a törzsből származó sebeket megtisztítja és segít csökkenteni az allergiás duzzanat méretét. De a rossz adagokkal provokálja a sejtek gyors feltöltését olyan megoldással, amely a gyors szünethez vezet;
- Hipertóniás oldat. Ennek az oldatnak a vérbe történő bevezetésével hozzájárul a vízsejtek jobb eltávolításához az érrendszerben;
- A gyógyszerek hígítása izotóniás oldatban. A készítményeket ebben az oldatban keverjük normál ODC értékekkel. A leggyakrabban kevert termék a nátrium-klorid.
Az UEC normál szintjének napi fenntartását verejtékmirigyek és vesék figyelik. Ezek nem teszik lehetővé az anyagcsere után a terméken maradó termékek hatását védőmembránok létrehozásával.
Ezért a vér osmotikus nyomása szinte mindig ugyanazon a szinten ingadozik. Aktív fizikai aktivitás esetén teljesítményének drasztikus növekedése lehetséges. De ebben az esetben a szervezet maga is gyorsan stabilizálja a mutatókat.
A vörösvértestek kölcsönhatása az oldatokkal az ozmotikus nyomástól függően.
Mi történik az eltérésekkel?
A vér ozmotikus nyomásának növekedésével a vízsejtek az eritrocitákból a plazmába mozognak, aminek következtében a sejtek deformálódnak és elveszítik funkcionalitásukat. Az ozmol koncentrációjának csökkenésével növekszik a sejt telítettsége vízzel, ami megnöveli annak méretét és a membrán deformációját, amit hemolízisnek neveznek.
A hemolízist az jellemzi, hogy amikor a vérsejtek többségét deformálják - vörösvértesteket, vörösvértesteket, akkor a hemoglobin fehérje belép a plazmába, majd átlátszóvá válik.
A hemolízis a következő típusokra oszlik:
Ozmotikus és onkotikus vérnyomás
A vérplazma ozmotikus és onkotikus nyomása
A test belső környezetének különböző mutatói közül az ozmotikus és az onkotikus nyomás az egyik fő helyet foglalja el. Ezek a belső környezet merev homeosztatikus állandói, és ezek eltérése (növekedése vagy csökkenése) veszélyes a szervezet létfontosságú aktivitására.
Ozmotikus nyomás
A vér ozmotikus nyomása az a nyomás, amely a sók vagy más, alacsony koncentrációjú, alacsony molekulatömegű vegyületek oldatának felületén jelentkezik.
Értéke az ozmotikusan aktív anyagok (elektrolitok, nem elektrolitok, fehérjék) vérplazmában oldott koncentrációjának köszönhető, és szabályozza a víz extracelluláris folyadékból a sejtekbe történő szállítását és fordítva. A vérplazma ozmotikus nyomása rendszerint 290 ± 10 mosmol / kg (átlagosan 7,3 atm, 5,600 mm Hg vagy 745 kPa). A vérplazma ozmotikus nyomásának mintegy 80% -a nátrium-klorid, ami teljesen ionizált. Az olyan oldatokat, amelyeknek az ozmotikus nyomása megegyezik a vérplazmával, izotóniásnak vagy izokozmikusnak nevezik. Ezek közé tartozik a 0,85-0,90% -os nátrium-klorid-oldat és 5,5% -os glükózoldat. Az alacsony ozmotikus nyomású oldatokat, mint a vérplazmában, hipotóniásnak nevezzük, és nagyobb nyomáson hipertóniásnak nevezzük.
A vér, a nyirok, a szövet és az intracelluláris folyadékok ozmotikus nyomása megközelítőleg azonos és elegendő állandósággal rendelkezik. Szükséges a sejtek normális működésének biztosítása.
Onkotikus nyomás
Az onkotikus vérnyomás - a plazmafehérjék által létrehozott vér ozmotikus nyomásának egy része.
Az onkotikus nyomás nagysága 25-30 mm Hg között változik. (3,33-3,99 kPa) és 80% -ot albumin határoz meg kis méretük és a vérplazma legmagasabb tartalma miatt. Az onkotikus nyomás fontos szerepet játszik a szervezetben a vízcsere szabályozásában, nevezetesen a véráramban való visszatartásában. Az onkotikus nyomás befolyásolja a szöveti folyadék, a nyirok, a vizelet és a bélből történő vízfelvétel kialakulását. Amikor a plazma onkotikus nyomás csökken (például a májbetegségekben, amikor az albumin termelés csökken, vagy vesebetegség, ha a fehérje kiválasztása a vizeletben növekszik), az ödémák fejlődnek, mivel a víz rosszul megmarad az edényekben, és szövetbe kerül.
Mi az ozmotikus nyomás
Az ozmotikus nyomás szó jelentése az orvosi kifejezések szótárában:
Ozmotikus nyomás - túlzott hidrosztatikus nyomás a tiszta oldószerből egy féligáteresztő membránnal elválasztott oldatra, amelynél az oldószer membránon keresztüli diffúziója megáll. O. szintje a sejtekben és a szervezet belső környezetében fontos szerepet játszik a létfontosságú aktivitás folyamatában.
Az osmotikus nyomás szó jelentése a Brockhaus és Efron szótárban:
Oszmotikus nyomás - lásd az ozmózist.
Az "ozmotikus nyomás" meghatározása a TSB szerint:
Az ozmotikus nyomás diffúz nyomás, egy termodinamikai paraméter, amely jellemzi az oldat koncentrációjának csökkenését, ha tiszta oldószerrel érintkezik az oldott és oldószer molekulák ellen diffúziója miatt. Ha az oldatot féligáteresztő membránnal elválasztjuk a tiszta oldószertől, akkor csak egyoldalú diffúzió lehetséges - az oldószer ozmotikus abszorpciója a membránon keresztül az oldatba. Ebben az esetben, O. d. Közvetlenül mérhetővé válik az ozmotikus egyensúlyban az oldatból származó túlnyomásnak megfelelő értékkel (lásd az ozmózist). O. d. Az oldószer kémiai potenciáljának csökkenése az oldott anyag jelenlétében. A rendszer hajlamos a kémiai potenciál kiegyenlítésére térfogatának minden részében, és alacsonyabb szabad energiájú állapotba kerülni az anyag ozmotikus (diffúziós) átvitelét. O. d. Ideális és rendkívül híg oldatok nem függnek az oldószer jellegétől és az oldott anyagtól. állandó hőmérsékleten csak a szám határozza meg
"Kinetikus elemek" - ionok, molekulák, társult vagy kolloid részecskék - az oldat térfogatára vonatkoztatva. Az első O. méréseket V. Pfeffer (1877) készítette, amely nádcukor vizes oldatait vizsgálta. Adatai lehetővé tették, hogy J. H. van't Hoff megállapítsa (1887) O. függőségét az oldott anyag koncentrációjától, amely egybeesik az ideális gázokra vonatkozó Boyle-Mariotte törvényrel. Kiderült, hogy az O. d. (P) számszerűen megegyezik az oldott anyag nyomásával, ha az adott hőmérsékleten ideális gáz lenne, és az oldat térfogatával megegyező térfogatú. A nem disszociáló anyagok nagyon híg oldatai esetében a megfelelő pontossággal talált mintát az alábbi egyenlet írja le:
pi.V = nRT, ahol n az oldott anyag móljainak száma az oldat térfogatában. R az univerzális gáz konstans. T az abszolút hőmérséklet. Egy anyag oldatban lévő ionok közötti disszociációja esetén az i> 1 tényezőt, a van't Hoff együtthatót, az egyenlet jobb oldalára vezetjük be. az i + és Cl mínusz. a géleken keresztül, a tengeri hüllőkben (kígyók és teknősök) és madarakon keresztül kerülnek ki a fejterületen található speciális sómirigyekbe. Mg 2+ ionok, SO4 2-, 18 / 18031124.tif ezekben a szervezetekben kiválasztódnak a veséken keresztül. A. d) A hiper- és hipo-ozmotikus szervezetekben mind a külső környezetben uralkodó ionok, mind az anyagcsere-termékek jönnek létre. Például a cápahalakban és a sugarakban 60% -os O.-t urea és trimetil-ammónium képez. emlős vérplazmájában - főként Na + és Cl ionok miatt mínusz.. a rovar lárvákban a kis molekulatömegű metabolitok sokasága miatt. Tengeri egysejtű, tüskésbőrűek, lábasfejű puhatestűek, mixin és más izoosmotikus szervezetek, amelyekben O. d.
Az ozmotikus homeosztázis fenntartására nem képes organizmusok átlagos O. értékeinek tartománya meglehetősen széles és függ a szervezet típusától és életkorától, a sejtek típusától és a környezet O-tól. Optimális körülmények között a mocsári növények földelő szerveinek teljes sejtszupája 2-16. A növény különböző sejtjeiben az O. drámaian eltérő lehet (például a mangrove O-ban a sejttömeg körülbelül 60 atm, és a xilem-tartályokban O. nem haladja meg az 1–2 atm-ot). Homo-ozmotikus organizmusok, azaz az O. relatív állandóságának fenntartására képesek, az O. oszcillációs tartománya eltérő (a földigiliszták 3,6-4,8 atm, édesvízi halak 6,0-6,6), óceáni csonthal - 7.8-8.5, cápahal - 22.3-23.2, emlősök - 6,6-8,0 atm). Az emlősökben a biológiai folyadékok többségének O. értéke megegyezik a vér O.-jével (kivétel a folyadékok, amelyeket néhány mirigy - nyál, verejték, vizelet stb.) Választ ki. A nagy molekuláris vegyületekkel (fehérjék, poliszacharidok stb.) Az állatok sejtjeiben létrehozott O. nem jelentéktelen, de fontos szerepet játszik az anyagcserében (lásd: Onkotikus nyomás).
Yu. V. Natochin, V. V. Kabanov.
Világít: Melvin-Hughes E. A., Fizikai kémia, transz. angolul, pr. 1-2, M., 1962. A fizikai kémia folyamata, szerk. Ya I. Gerasimova, 1-2., M. - L., 1963-1966. Pasynsky AG, Colloid kémia, 3. kiadás, M., 1968: Prosser L., Brown F., állatok összehasonlító fiziológiája, transz. angol, M., 1967. Griffin D., Novik El., élő szervezet, transz. angol., 1973. Nobel P., Növénysejt fiziológia (fizikai-kémiai megközelítés), transz. angol, M., 1973.
Az ozmométer vázlatos diagramja: A - kamra az oldathoz. B - az oldószer kamerája. M - membrán. Folyadékszintek a csövekben az ozmotikus egyensúlyban: a és b - az A és B kamrákban egyenlő külső nyomás mellett, amikor Rho.A =
Rho.B, ugyanakkor H - folyadékoszlop, amely kiegyenlíti az ozmotikus nyomást. b - a külső nyomás egyenlőtlensége körülményei között, mikor Rho.A - Rho.B =..
Mondd el a barátaidnak, hogy mi az ozmotikus nyomás. Ossza meg ezt az oldalon.
Ozmózis és ozmotikus nyomás
Ha az oldatot és az oldószert félig áteresztő partícióval (membránnal) választja el, amely lehetővé teszi az oldószer molekulájának szabad áthaladását és az oldott retenciós molekulát, akkor az oldószer egyoldalú diffúziója figyelhető meg.
Ez a fajta diffúzió annak a ténynek köszönhető, hogy az oldószer-molekulák száma térfogategységenként nagyobb, mint az azonos térfogatú oldatban, mivel egy oldatban a térfogatot egy oldott molekulák foglalják el. A molekuláris mozgás eredményeként az oldószer molekulák az oldószerből az oldatba történő átjutása az ellenkező irányba történő mozgás felett van.
Az oldószer egyoldalú diffúzióját az ozmózisnak nevezik, és az ozmózist okozó erőt, amely a féligáteresztő membrán felületi egységére utal, az ozmotikus nyomásnak nevezzük.
Az ozmózis és a diffúzió eredményeképpen a koncentrációszintek elmaradnak, és a szintezés elérésének módjai alapvetően különböznek egymástól. A diffúzió folyamatában a koncentrációk egyenlőségét az oldott anyag molekuláinak mozgatásával és ozmózis esetén az oldószer molekulák mozgatásával érjük el.
Az ozmózis mechanizmusa nem magyarázható csak azzal a ténnyel, hogy a féligáteresztő membránok olyan szitákkal játszanak szerepet, amelyeken keresztül az oldószer-molekulák szabadon áthaladnak, de nem jutnak át az oldott molekulák.
Nyilvánvalóan az ozmózis mechanizmusa sokkal bonyolultabb. Itt nagy szerepet játszik a membrán szerkezete és összetétele.
A membrán jellegétől függően az ozmózis mechanizmus eltérő lesz. Bizonyos esetekben csak a benne oldódó anyagok szabadon jutnak át a membránon, más esetekben a membrán kölcsönhatásba lép az oldószerrel, közbenső törékeny vegyületeket képez, amelyek könnyen szétesnek, és végül porózus szeptumot is jelenthet bizonyos pórusméretekkel.
A féligáteresztő falakkal rendelkező ozmotikus nyomás méréséhez a vizsgálati oldatot öntöttük és szorosan lezárjuk egy dugóval, amelyben egy cső van behelyezve, és egy nyomásmérőhöz van csatlakoztatva. Az ozmotikus nyomás mérésére szolgáló eszközt osmométernek nevezzük.
Az oldattal rendelkező ozmométert egy edénybe merítjük oldószerrel. A folyamat kezdetén az oldószer a külső edényből nagyobb sebességgel diffundál az ozmométerbe, mint az abból, ezért az ozmométer cső folyadékszintje emelkedik, ami azt eredményezi, hogy a hidrosztatikus nyomás fokozatosan nő. Amint a hidrosztatikus nyomás emelkedik, az oldószer oszmométerbe történő diffúziójának sebessége és az ozmométerből kiegyenlítődik, ami dinamikus egyensúlyi állapotot eredményez, a folyadék emelkedése az ozmométer csőben megáll.
Az ozmózis által kifejtett hidrosztatikus nyomás az ozmotikus nyomás mérésére szolgál.
Az ozmotikus nyomás mérése egy ozmométerrel nem mindig lehetséges megfelelő pontossággal, mivel nincsenek membránok, amelyek képesek megtartani az oldott anyag összes részecskét. Az ugyanezen oldat esetében az ozmotikus nyomás mért értéke tehát bizonyos mértékben függ a membrán jellegétől.
Az ozmotikus nyomás csak az oldat és az oldószer (vagy más koncentrációjú oldat) közötti határon megy végbe, ha ezt a határt egy féligáteresztő szeptum képezi. A közönséges edényben lévő oldat a szokásos hidrosztatikus nyomáson kívül semmilyen nyomást nem gyakorol a falára. Ezért az ozmotikus nyomást nem szabad úgy tekinteni, mint egy oldott anyag vagy oldószer vagy maga az oldat tulajdonságát, hanem az oldószerrendszer és az oldat tulajdonságát, amely között félig áteresztő gát van.
Raoul törvényei a francia kémikus F. M. Raul által 1887-ben felfedezett mennyiségi törvények közönséges nevei, amelyek a megoldások egyes tulajdonságait (a koncentrációtól függően, de nem az oldott anyag jellegétől függően) írják le.
Raul első törvénye [szerkesztés]
Raul első törvénye a telített gőz nyomását összekapcsolja az oldat összetételével; A következőképpen fogalmaz:
· Az oldat komponens telített gőze részleges nyomása közvetlenül arányos az oldat móltömegével, és az arányossági tényező megegyezik a telített gőz nyomásával a tiszta komponens felett.
Az A és B komponensekből álló bináris megoldás (A komponens, oldószernek tekintjük) kényelmesebb egy másik formuláció használata:
· Az oldat feletti oldószer részleges gőznyomásának relatív csökkenése nem függ az oldott anyag jellegétől, és megegyezik az oldat moláris frakciójával.
A felületen kevesebb oldószer molekula van, amely elpárologhat, mivel az oldott anyag a tér egy részét veszi fel.
Azokat a megoldásokat, amelyekre Raul törvénye teljesül, ideálisnak hívják. Bármilyen koncentrációhoz ideális, olyan oldatok, amelyeknek a komponensei fizikai és kémiai tulajdonságaiban nagyon hasonlóak (optikai izomerek, homológok stb.), És amelyek kialakulása nem jár a térfogat és a hő felszabadulásában. Ebben az esetben a homogén és heterogén részecskék közötti intermolekuláris kölcsönhatások erői közel azonosak, és az oldat kialakulása csak az entrópiás tényezőnek köszönhető.
Eltérések a Raoul törvényétől [szerkesztés]
A fizikai és kémiai tulajdonságokban jelentősen eltérő komponensek csak a nagyon kis koncentrációjú területeken betartják a Raul törvényét; nagy koncentrációban a Raul törvényétől való eltérések figyelhetők meg. Pozitív eltéréseknek nevezzük azt az esetet, amikor a keverék fölötti valódi részleges gőznyomás nagyobb, mint a Raul-törvény által kiszámított. Ellenkező esetben az alkatrészek részleges gőznyomása kisebb, mint a számított értékek - negatív eltérések.
A Raul-törvénytől való eltérések oka az, hogy a homogén részecskék egymástól eltérő módon kölcsönhatásba lépnek egymással, mint a heterogén (negatív eltérések esetén erősebbek a pozitív és gyengébbek esetében).
A reális megoldások, amelyek pozitív eltérést mutatnak a Raul törvényeivel szemben, tiszta komponensekből állnak, amelyek hőelnyeléssel rendelkeznek (ΔНsol > 0); az oldat térfogata nagyobb, mint a komponensek kezdeti térfogatainak összege (ΔV> 0). A Raul törvényeivel ellentétes megoldások keletkeznek a hő leadásával (ΔНsol −1 · kg. Mivel az egyik móloldatot nem végtelenül hígítjuk, a második Raul-törvény általában nem elégedett vele, és ezeknek az állandóknak az értékeit az alacsony koncentrációtartománytól való függés extrapolálásával m = 1 mol / kg-ra kapjuk.
A Raul második törvényének egyenleteiben lévő vizes oldatok esetében a moláris koncentrációt néha moláris helyettesítjük. Általános esetben az ilyen helyettesítés illegális, és olyan megoldások esetén, amelyek sűrűsége 1 g / cm3-től eltér, jelentős hibákhoz vezethet.
A Raul második törvénye lehetővé teszi, hogy egy adott oldószerben disszociációra képtelen vegyületek molekulatömegét kísérletileg meghatározzuk; az elektrolitok disszociációs fokának meghatározására is használható.
Elektrolitoldatok [szerkesztés]
Raul törvényei nem teljesülnek olyan megoldásoknál (még végtelenül hígítottak is), amelyek villamosenergia-elektrolit megoldásokat végeznek. Ezeknek az eltéréseknek a figyelembevételével Vant-Hoffs a fenti egyenletek korrekcióját vezette be, az i izotóniás együtthatót, amely implicit módon figyelembe veszi az oldott anyag molekuláinak disszociációját:
Az elektrolit-megoldások Raoul törvényei és a Vant-Hoff-elv elhagyása az S. Arrhenius kiindulópontja volt az elektrolitikus disszociáció elméletének megalkotásához.
Rugalmasság telítettség - a vízgőz rugalmassága, a maximális lehetséges hőmérséklet. Ez nagyobb, annál magasabb a hőmérséklet. Ennek eredményeként elkezdődik a vízgőz kondenzáció.
Az ebullioszkópos konstans az oldat forráspontja és a tiszta oldószer hőmérséklete közötti különbség.
A krioszkópos konstans az oldat fagyáspontja és a tiszta oldószer hőmérséklete közötti különbség.
74. Az ozmózis jelensége, szerepe a biológiai rendszerekben. Ozmotikus nyomás. Vant-Hoff törvény.
Megoldások izotóniás, hipo-hipertóniás és hipertóniás.
Az ozmózis jelensége olyan környezetben figyelhető meg, ahol az oldószer mobilitása nagyobb, mint az oldott anyagok mobilitása. Az ozmózis egyik fontos esete az ozmózis egy féligáteresztő membránon keresztül. A féligáteresztő membránokat úgy nevezik membránoknak, amelyeknek mindenki számára nem elegendő a permeabilitása, de csak néhány anyag esetében, különösen oldószer esetében. (A membránban lévő oldott anyagok mobilitása nulla). Általában ez a molekulák méretének és mobilitásának köszönhető, például egy vízmolekula kisebb, mint a legtöbb oldott molekula. Ha egy ilyen membrán elválasztja az oldatot és a tiszta oldószert, akkor az oldószer koncentrációja az oldatban kevésbé magas, mivel molekuláinak egy része helyettesített molekulákkal van helyettesítve (lásd az 1. ábrát). Ennek eredményeként az oldószer részecskéknek a tiszta oldószert tartalmazó oldatból való átmenetei gyakrabban fordulnak elő, mint az ellenkező irányban. Ennek megfelelően az oldat térfogata növekszik (és az anyag koncentrációja csökken), míg az oldószer térfogata ennek megfelelően csökken.
Az ozmózis jelentősége [szerkesztés]
Az ozmózis számos biológiai folyamatban fontos szerepet játszik. A normál vérsejtet körülvevő membrán csak a vízmolekulák, az oxigén, a vérben feloldott tápanyagok és a sejtaktivitás termékei számára átjárható; nagy sejtmolekulák esetében, amelyek a sejtben oldódnak, áthatolhatatlan. Ezért a biológiai folyamatokhoz olyan fontos fehérjék maradnak a sejtben.
Az ozmózis részt vesz a tápanyagok átadásában a magas fák törzsében, ahol a kapilláris transzfer nem képes ezt a funkciót végrehajtani.
Az ozmózist széles körben használják a laboratóriumi technológiákban: a polimerek moláris jellemzőinek meghatározásában, az oldatok koncentrációjában, a különböző biológiai struktúrák tanulmányozásában. Néha az iparban használják az ozmotikus jelenségeket, például bizonyos polimer anyagok előállításánál, a magasan mineralizált víz tisztításánál folyadékok fordított ozmózisával.
A növényi sejtek az ozmózist is használják, hogy növeljék a vakuolek térfogatát, hogy kiterjesszék a sejtfalakat (turgornyomás). A növényi sejtek ezt szacharózt tárolják. A citoplazmában a szacharóz koncentrációjának növelésével vagy csökkentésével a sejtek szabályozhatják az ozmózist. Ez növeli a növény egészének rugalmasságát. Számos növénymozgás kapcsolódik a turgornyomás változásaihoz (például a borsó és más hegymászó növények mozgása). Az édesvízi protozoonok szintén rendelkeznek vacuoléval, de a legegyszerűbb vakuolok feladata csak a citoplazmából származó felesleges víz szivattyúzása a benne oldott anyagok állandó koncentrációjának fenntartása érdekében.
Az ozmózis szintén fontos szerepet játszik a víztestek ökológiájában. Ha a só és más anyagok koncentrációja a vízben emelkedik vagy csökken, akkor ezeknek a vizeknek a lakói az ozmózis káros hatásai miatt meghalnak.
Ozmotikus nyomás (π) - túlzott hidrosztatikus nyomás az oldatra, amely a tiszta oldószertől egy féligáteresztő membránnal elválasztva, ahol az oldószer membránon keresztüli diffúziója leáll. Ez a nyomás mindkét oldat koncentrációját egyenlővé teszi az oldott és oldószer molekulák ellen diffúziója miatt.
A VANT-GOFFA LAWOFA leírja a hígított oldatok OSMOTIC PRESSURE függését az oldat hőmérsékletére és moláris koncentrációjára:
Van't Hoff arra a következtetésre jutott, hogy az Avogadro törvénye a hígított megoldásokra is érvényes. Kísérletileg kimutatta, hogy az ozmotikus nyomás, amely a membrán mindkét oldalán két különböző megoldás kívánságát jelenti a koncentráció kiegyenlítésére, a gyenge megoldásokban nemcsak a koncentrációtól, hanem a hőmérséklettől is függ, és így engedelmeskedik a gázok termodinamikájának törvényeinek. Van't Hoff kifejezte az ozmotikus nyomást a PV = iRT képlettel, ahol P jelentése egy folyadékban oldott anyag ozmotikus nyomása; V a térfogat; R a gáz konstans; T - hőmérséklet és i - együttható, amely gyakran 1-nek felel meg a gázoknál, és a sókat tartalmazó oldatoknál - több mint egy. Van't Hoff meg tudta magyarázni, miért változik az i értéke, ha ezt az együtthatót az oldatban lévő ionok számával társítja. A Van't Hoff által végzett hígított oldatok tanulmányozása a S.Arrhenius elektrolitikus disszociáció elméletének alapja volt. Ezt követően Arrhenius megérkezett Amszterdamba, és Vant-Hoffdal dolgozott.
Izotóniás oldat (izoosmotikus oldat) - olyan oldat, amelynek ozmotikus nyomása megegyezik a vérplazma ozmotikus nyomásával; például 0,9% -os vizes nátrium-klorid-oldat, 5% -os vizes glükózoldat. Mindezeket a megoldásokat különböző betegségek kezelésére használják a mérgezés és a betegség egyéb megnyilvánulásainak enyhítésére. Az izotóniás rasvtora, ellentétben a hypertoniás és hipertóniás (nem intravénás alkalmazásra), nem vezet a vörösvérsejtek hemolíziséhez intravénásan beadva.
A hipotonikus oldatok eltérnek az izotóniás alacsonyabb koncentrációtól és ennek megfelelően az alacsonyabb ozmotikus nyomástól. Szövetekkel való érintkezéskor a hipotonikus oldatokból származó víz belép a szövetsejtekbe. Ennek eredményeként duzzadnak, és ha a víz túlzottan felhalmozódik benne, a sejtmembránok megszakadnak, azaz a sejt lízise.
A hipotonikus nátrium-klorid-oldatok alkalmazása gyakorlatilag nagyon korlátozott. Bizonyos esetekben az infiltrációs érzéstelenítéshez használt anyagok oldatainak elkészítésére szolgálnak. Az érzéstelenítők hatása a hipotonikus oldatokban fokozódik, mivel ez utóbbi hozzájárul az anyagok mélyebb behatolásához a szövetekbe.
Hypertonikus oldatok, oldatok, amelyek ozmotikus nyomása magasabb, mint a növényi vagy állati sejtekben és szövetekben az ozmotikus nyomás. A sejtek funkcionális, faji és ökológiai sajátosságaitól függően az ozmotikus nyomás eltérő, és a sejtek hipertóniája izotóniás vagy akár hipotonikus is lehet mások számára. ez szívja a vizet a sejtekből, ami csökkenti a térfogatot, majd további kompressziós megállások és protoplazma elmarad a sejtfalaktól (lásd Plasmolysis). Emberek és állatok vörösvértestjei G. p. veszteséget és a térfogat csökkenését is. G. r. hipotonikus oldatokkal és izotóniás oldatokkal kombinálva az ozmotikus nyomást az élő sejtekben és szövetekben mérjük.