Осмотично налягане - налягане върху разтвор, отделен от чист разтворител чрез полупропусклива мембрана, когато осмозата спира, т.е. преминаването на молекулите на разтворителя в разтвор чрез полупропусклива мембрана, която ги разделя, или преход на молекули на разтворител през полупропусклива мембрана от разтвор, по-малко концентриран до разтвор, по-концентриран. Полупропускливите мембрани са естествени или изкуствени филми, които са пропускливи само за молекули на разтворители (например вода) и не са пропускливи за молекули на разтвореното вещество. Осмоза и О. играят голяма роля в поддържането на концентрацията на вещества, разтворени в телесните течности на определено физиологично необходимо ниво, и следователно в разпределението на водата между тъканите и клетките. При изследване на изолирани клетки и тъкани е важно изкуствената културна среда да е изотонична с естествената среда. С въвеждането на различни видове течности в тялото, най-малките смущения се причиняват от решения с О. of., Равно на О. на течностите на тялото.
Измерването на О. (Осмометрия) намира широко приложение за дефиниране на кей. тегла (маси) на биологично активни високомолекулни вещества, като протеини, въглехидрати, нуклеинови киселини и др. Измерването на величината на оптичния кислород трябва да се извършва с инструменти, наречени осмометри (фиг. 2). Броят на водните молекули, които се сблъскват от водната страна с полупропусклива мембрана, образувана от феросинергична мед, е по-голям от броя на водните молекули, които се сблъскват с тази мембрана от страна на р-ра, тъй като концентрацията на водните молекули в р-ре е по-ниска, отколкото в чиста вода. В резултат на това се появява осмоза и възниква прекомерно хидростатично налягане върху разтвора, при което се увеличава скоростта на преминаване на водните молекули през мембраната в чиста вода. Ако свръхналягането върху разтвора достигне стойност, равна на О. D. на разтвора, тогава броят на водните молекули, преминаващи през мембраната в двете посоки, става същият, осмозата спира, а между разтвора и разтворителя, разположени от двете страни на полупропускливата. е установено осмотично равновесие. По този начин, осмотичното налягане възниква само в случая, когато разтворът и разтворителят са разделени един от друг чрез полупропусклива мембрана.
А. Изолираните клетки или тъкани се измерват най-лесно чрез плазмолиза. За тази цел изследваните обекти се поставят в разтвори с различни концентрации на вещество, по отношение на които клетъчната мембрана е непроницаема. Решения с О. д. По-високи от О. д. Съдържанието на клетките (хипертонични разтвори) предизвиква набръчкване на клетките - плазмолиза, дължаща се на прехвърлянето на вода от клетката към р-р. Разтвори с О. По-ниска от О. на съдържанието на клетките (хипотонични разтвори), причиняват увеличаване на обема на клетките в резултат на прехода на вода от разтвор към клетка. Разтвори с О. of., Равен на О. на Съдържание на клетки (изотонични разтвори), не предизвикват промяна на обема на клетките. Знаейки концентрацията на такова p-ra, изчислете го O. d.; същото ще бъде стойността на О.d. и съдържанието на клетките. Важен фактор, определящ преминаването на вода през клетъчната мембрана, особено в началния етап на процеса, могат да бъдат мембранни потенциали, които причиняват електроосмотично движение на вода през клетъчната стена, т.нар. анормална осмоза (виж електроосмоза). В такива случаи измерването на О. с помощта на метода на плазмолиза е неточно.
Определението на О. за d-разтвори, съдържащи нискомолекулни вещества, за които е трудно да се приготви непроницаема мембрана, се произвежда чрез косвени методи, обикновено чрез измерване на намаляването на точката на замръзване на разтвора (вж. Криометрия).
J. van't Hoff показва, че О. d. Разредените разтвори на неелектролити се подчиняват на законите, установени за налягането на газовете (вж.), И могат да бъдат изчислени чрез уравнение, подобно на уравнението на Клапейрон - Менделеев за газове:
където π е осмотичното налягане, v е обемът на разтвора в l, n е броят на моловете на неелектролита на разтвореното вещество, T е температурата в абсолютна скала, R е константа, цифровата стойност е същата като за газове (R за газове, равни на 82.05 * 10 -3 l-atm / deg-mol).
Горното уравнение е математически израз на закона на Van't Hoff: O. d. Разреден p-ra е равен на налягането, което би произвело разтворимо вещество, което е в газообразно състояние и заема обем, равен на обема p-ra при същата температура. Въвеждайки моларната концентрация в уравнението - с = n, получаваме π = c * RT.
О. D. на електролитен разтвор е по-голям от О. D. от неелектролитен разтвор със същата моларна концентрация. Това се обяснява с дисоциацията на електролитни молекули в р-ре в йони, в резултат на което се увеличава концентрацията на кинетично активни частици, стойността на O.d.
Числото i, показващо колко пъти О. на (де) разтвора на електролита е по-голямо от О. на ((1) от разтвора на неелектролита със същата моларна концентрация, се нарича изотоничен коефициент на Вант Хоф:
Числената стойност на i зависи от естеството на електролита и неговата концентрация в p-re. За слаби електролити стойността на i може да се изчисли по формулата:
където а е степента на дисоциация на електролита, а N е броят на йони, в които се разрушава една молекула електролит. За разредени разтвори на силни електролити i може да се вземе равен на N. t
От горното следва, че O.d. От разтвора на електролита може да се изчисли по уравнението:
където с е моларната концентрация.
Ако p-re, в допълнение към разтворените вещества с ниско молекулно тегло, съдържат високомолекулни вещества (колоиди), то О. д., Поради високомолекулните вещества, се нарича, по предложение на H. Schade, онкотично или колоидно-осмотично налягане.
Общата О. на човешката кръвна плазма е нормално равна на 7,6 атм., Онкотичното налягане, дължащо се главно на плазмените протеини, е само 0,03-0,04 атм. Онкотичното налягане, въпреки малката стойност в сравнение с общата O. d. На кръвната плазма, играе голяма роля в разпределението на водата между кръвта и тъканите на тялото.
Много биополимери, например, протеини, нуклеинови киселини и т.н., които са полиелектролити, когато се дисоциират в p-re, образуват многозаредени йони (полиони) на голям мол. тегла (маси), за които осмометричната мембрана е непроницаема, и обикновени малки по размер йони, преминаващи през полупропусклива мембрана. Ако p-re запълването на осмометъра съдържа полиелектролит, йоните с ниско молекулно тегло, разпространявани през мембраната, са неравномерно разпределени от двете страни на мембраната (виж Membrane Equilibrium). Излишното хидростатично налягане, наблюдавано в осмометъра, ще бъде πБ = πВ + π1 - π2, където πБ - О. д, дължащо се на биополимера, и π1 и π2 - О. д. От нискомолекулен електролит, разположен в осмотична клетка и във външен р- съответно. При измерване на O. мостове на биополимери е необходимо да се вземе предвид възможността за неравномерно разпределение на нискомолекулни електролити от двете страни на полупропускливата осмометрова мембрана или да се извършат измервания с достатъчен излишък от нискомолекулен електролит, специално въведен в bp на биополимера. В този случай електролитът с ниско молекулно тегло се разпределя почти равномерно от двете страни на полупропускливата мембрана, с = π1 = π2 и πБ = πН.
осморегулацията
Комбинацията от механизми, които осигуряват поддържането на О. в телесните течности на оптимално ниво за метаболизма, се нарича осморегулация. Получаване на информация от рецепторните зони за промяната в O. п. а. включва редица механизми, които връщат системата към оптималното състояние на организма. Включването става по два начина: нервен и хуморален. Отклонението на размера на О. от оптимално ниво се улавя в организма от осморецепторите (вж.), Средните до централните места заемат централните осморецептори, разположени в надоптичните и паравентрикуларни ядра на хипоталамуса (вж.).
Клетките на надоптичното ядро на хипоталамуса са способни да секретират антидиуретичен хормон (ADH), по аксоните на тези клетки той се премества в неврохипофизата, където се натрупва и се освобождава в общата циркулация (виж Вазопресин). ADH засяга реабсорбцията на вода в дисталния нефрон и може да доведе до стесняване на съдовия лумен. Аферентни сигнали, които регулират секрецията на ADH, влизат в хипоталамуса от обемните рецептори (volumoreceptors) на лявото предсърдие, от рецепторите на арката на аортата, от осморецепторите на вътрешната каротидна артерия, от баротидните рецептори и хеморецепторите на каротидния синус. Увеличаването на О. на извънклетъчната течност води до увеличаване на секрецията на ADH както от самия осмотичен натиск, така и чрез намаляване на обема на извънклетъчната течност по време на дехидратацията на тялото. По този начин, разпределението на ADH се влияе от две алармени системи: аларма от осморецептори и аларма от барорецептори и обемни рецептори. Въпреки това, основната връзка в регулирането на секрецията на ADH е въпреки това О. на кръвната плазма, действаща върху осморецепторите на хипоталамуса.
Особена роля в поддържането на физиол. O. стойностите d. Принадлежат към натриевите йони (виж). Дехидратацията настъпва точно във връзка с промяната в съдържанието на Na + йони. Когато се дехидратират поради промени в съдържанието на Na + йони, намалява обемът на артериалната кръв и междуклетъчната течност чрез обемни рецептори, импулси от до-ryh по нервните пътеки достигат частите на c. п. селото, регулиращо освобождаването на един от минералокортикоидните хормони - алдостерон (вж.), за да се увеличи реабсорбцията на натрия. Централното регулиране на секрецията на алдостерон се извършва от хипоталамуса, продуциращ адренокортикотропин-освобождаващ фактор (ACTH-освобождаващ фактор), който регулира секрецията на адренокортикотропен хормон (АКТХ), образуван от предната хипофизна жлеза (виж адренокортикотропен хормон). Има мнение, че заедно с ефекта на АСТН върху секрецията на алдостерон, има специален център за регулиране на секрецията на алдостерон, разположен в средния мозък. Тук се появява аферентна импулсация, когато обемът на междуклетъчната течност намалява в резултат на промени в съдържанието на натриеви йони. Клетките на центъра за регулиране на секрецията на алдостерон в средния мозък са способни на невросекреция - полученият хормон влиза в епифизата, където се натрупва и се освобождава от там в кръвта. Този хормон се нарича adrenoglomerotropina (AGTG).
Секрецията на ADH и алдостерона може също да се регулира от ангиотензин (виж), очевидно чрез неговото действие върху определени рецептори на хипоталамусните неврони. Ренин-ангиотензиновата система на бъбреците може да действа като обемно-рецепторна зона, която реагира на промяна в бъбречния кръвен поток.
Уринирането (виж Диуреза), транскапиларния обмен на течности и йони (виж метаболизма на водно-солената система), изпотяването (вж.), Освобождаването на течност през белите дробове (350–400 загубени с издишан въздух на ден също влияят на нормализирането на модифицирания О.). вода) и освобождаване на течност през. тракт (100-200 мл вода се губи с изпражненията).
Самата кръв има способността да нормализира O. Той може да изпълнява ролята на осмотичен буфер във всички възможни промени както към осмотична хипертония, така и към хипотония. Очевидно, тази функция на кръвта се свързва, първо, с преразпределението на йони между плазмата и червените кръвни клетки и, второ, със способността на плазмените протеини да свързват или освобождават йони.
При намаляване на водните ресурси на организма или нарушаване на нормалното съотношение между вода и минерални соли (хл. Obr. Натриев хлорид) има жажда (вж.), Удовлетворението от срязването спомага за физиол.
ниво на воден баланс и електролитен баланс в организма (вижте Хомеостаза).
Библиография: Н. В. Бладергрен Физическа химия в медицината и биологията, транс. с него. 102 et al., М., 1951; RG Wagner Дефиниция на осмотичното налягане в книгата: Физич. методи на органичната химия, изд. A. Weisberger, trans. от английски, т. 1, с. 270, М., 1950, библиогр. Гинецински А. Г. Физиологични механизми на водно-солевия баланс, М. - JI., 1963; Губанов Н. И. и Утепбергенов А. А. Медицинска биофизика, стp. 149, М., 1978; H a-t за h и Н. Ю. В. Йонно-регулираща функция на бъбрек, D., 1976; S tp и e-va X. К. Екстрареналните механизми на осморегулацията, Алма-Ата, 1971, библиогр.; Уилямс В. и Уилямс Х. Физична химия за биолози, транс. от английски, с. 146, М., 1976; Физиология на бъбреците, изд. Ю. В. Наточина, JI., 1972; Андерсон Б. Регулирането на приема на вода, Физиол. Rev., v. 58, p. 582, 1978, библиогр.
В.П. Мишин; S. A. Osipovsky (Phys.).
Медицинска енциклопедия - осмотично налягане
Сродни речници
Осмотично налягане
Осмотично налягане - налягане върху разтвор, отделен от чист разтворител с мембрана, проницаема само за молекули разтворители (полупропусклива мембрана), при която осмозата спира. Осмозата се отнася до спонтанно проникване (дифузия) на молекули на разтворител през полупропусклива мембрана в разтвор или от разтвор с по-ниска концентрация в разтвор с по-висока концентрация.
Осмотичното налягане се измерва с осмометри. Схемата на най-простия осмометър е показана на фигурата.
Схема на осмометър: 1 - вода; 2 - целофанова торба (полупропусклива); 3 - разтвор; 4 - стъклена тръба; h - височината на колоната за течност (мярка за осмотично налягане).
Като полупропускливи мембрани се използват филми от целофан, колодион и др.
Осмотичното налягане на разредени разтвори на неелектролити при постоянна температура е пропорционално на моларната концентрация на разтвора и при постоянна концентрация на абсолютната температура. Разтвори с еднакво осмотично налягане се наричат изотонични. Разтвор с високо осмотично налягане се нарича хипертоничен, а с по-малък - хипотоничен.
Осмозата и осмотичното налягане играят голяма роля в обмена на вода между клетките и околната среда. Осмотичното налягане на кръвта на човек обикновено е средно 7,7 атм и се определя от общата концентрация на всички вещества, разтворени в плазмата. Част от осмотичното налягане на кръвта, определено от концентрацията на плазмените протеини и равно на нормата 0.03–0.04 atm, се нарича онкотично налягане. Онкотичното налягане играе важна роля в разпределението на водата между кръвта и лимфата.
Виж също диализа, изотонични разтвори. Електролити.
Осмотичното налягане е външното налягане върху разтвора, отделено от чистия разтворител с полупропусклива мембрана, при която осмозата спира. Осмозата се отнася до едностранна дифузия на разтворител в разтвор през полупропусклива мембрана, която ги разделя (пергамент, животински мехур, филми на коладий, целофан). Такива мембрани са пропускливи за разтворители, но не позволяват на разтворените вещества да преминават. Осмоза се наблюдава и когато полупропусклива мембрана разделя два разтвора с различни концентрации, докато разтворителят се движи през мембраната от по-малко концентриран разтвор до по-концентриран разтвор. Величината на осмотичното налягане на разтвора се определя от концентрацията на кинетично активни частици (молекули, йони, колоидни частици) в нея.
О. измерването трябва да се извършва с инструменти, наречени осмометри. Схемата на най-простия осмометър е показана на фиг. Съдът 1, напълнен с разтвора за изпитване, чиято дъно е полупропусклива мембрана, се потапя в съда 2 с чист разтворител. Благодарение на осмозата, разтворителят ще премине в съд 1, докато прекомерното хидростатично налягане, измерено с колона от течност с височина h, достигне стойността, с прекъсване на осмозата. В същото време се установява осмотично равновесие между разтвора и разтворителя, характеризиращо се с равенство на скоростите на преминаване на молекулите на разтворителя през полупропускливата мембрана в разтвора и разтворимите молекули в разтворителя. Излишното хидростатично налягане на течна колона с височина h е мярка за О. на разтвора. О. дефиниция Разтворите често се произвеждат чрез индиректен метод, например чрез измерване на понижаването на точката на замръзване на разтворите (вж. Криометрия). Този метод е широко използван за определяне на O. кръвния поток, кръвната плазма, лимфата, урината.
Осмотичното налягане на изолираните клетки се измерва чрез плазмолиза. За тази цел изследваните клетки се поставят в разтвори с различни концентрации на всяко разтворено вещество, за което клетъчната стена е непроницаема. Разтвори с О. д. По-голяма от О. д. Съдържание на клетките (хипертонични разтвори), причиняване на набръчкване на клетките (плазмолиза) поради освобождаване на вода от клетката, разтвори.
с О. по-ниско от О. на клетъчно съдържание (хипотонични разтвори), причиняват подуване на клетките в резултат на преход на вода от разтвори към клетка. Разтвор с О. of., Равен на О. of. Съдържание на клетки - изотоничен (виж. Изотонични разтвори), не прави промяна на обема на клетката. Познаването на концентрацията на такова решение, О. на съдържанието на клетката се изчислява чрез уравнение (1).
Разредените разтвори на неелектролити следват законите, установени за налягането на газа, и могат да бъдат изчислени с помощта на уравнението на Вант Хоф:
където n е осмотичното налягане, s е концентрацията на разтвора (в молове на 1 l от разтвора), Т е температурата в абсолютна скала, R е постоянна (0.08205 l · atm / deg) mol.
Електролитен разтвор е по-голям от О. d. Неелектролитен разтвор със същата моларна концентрация. Това се дължи на дисоциацията на молекулите на разтворения електролит в йони, в резултат на което се повишава концентрацията на кинетично активни частици в разтвора. О. За разредени разтвори на електролити се изчислява по уравнението:
където i е изотоничният коефициент, който показва колко пъти О. на разтвора на електролита е по-голям от О. на неелектролитен разтвор със същата моларна концентрация.
Общата О. на човешка кръв обикновено е равна на 7 - 8 атм. Частта О. на кръвта, причинена от съдържащите се в него високомолекулни вещества (главно плазмени протеини), се нарича онкотично, или колоидно-осмотично налягане на кръвта, което обикновено е 0.03-0.04 атм. Въпреки малката си стойност, онкотичното налягане играе важна роля в регулирането на обмена на вода между кръвоносната система и тъканите. Измерването на О. трябва да се използва широко за определяне на молекулното тегло на биологично важни високомолекулни вещества, като протеини. Осмозата и осмотичното налягане играят важна роля в процесите на осморегулация, т.е. поддържане на осмотичната концентрация на разтворените вещества в телесните течности на определено ниво. С въвеждането на различни видове течности в кръвта и в екстрацелуларното пространство, изотоничните разтвори, т.е. разтвори, О. от които са равни на О. на телесната течност, причиняват най-малко смущение в тялото. Виж също Проницаемост.
Осмотично налягане при хора
Осмотичното кръвно налягане е налягане, което стимулира проникването на воден разтворител през полупропусклива мембрана към по-концентриран състав.
Поради това в човешкото тяло се осъществява обмен на вода между тъканите и кръвта. Тя може да бъде измерена с помощта на осмометър или криоскопично.
Какво определя осмотичната стойност
Този индикатор се влияе от броя на електролитите и неелектролитите, разтворени в кръвната плазма. Най-малко 60% е йонизиран натриев хлорид. Решения, чието осмотично налягане се доближава до плазменото налягане, се наричат изотонични.
Ако тази стойност бъде намалена, тогава този състав се нарича хипотоничен, а в случай на излишък - хипертоничен.
При промяна на нормалното ниво на разтвора в тъканите на клетките се увреждат. За нормализиране на състоянието на флуида може да се въведе отвън и съставът ще зависи от естеството на заболяването:
- Хипертоничният разтвор подпомага отвеждането на водата в съдовете.
- Ако налягането е нормално, тогава лекарствата се разреждат в изотоничен разтвор, обикновено натриев хлорид.
- Хипотоничният концентриран разтвор може да доведе до руптура на клетките. Водата, проникваща в кръвните клетки, бързо я запълва. Но с правилната доза, тя помага за почистване на раните от гной, за намаляване на алергичния оток.
Бъбреците и потните жлези гарантират, че този показател е непроменен. Те създават защитна бариера, която предотвратява влиянието на метаболитни продукти върху тялото.
Ето защо, осмотичното налягане при хората почти винаги има постоянна стойност, остър скок може да настъпи само след интензивно физическо натоварване. Но самият орган все още бързо нормализира тази цифра.
Как влияе храната
Правилното хранене - гаранция за здравето на цялото човешко тяло. Промяната в налягането възниква в случай на:
- Консумирането на големи количества сол. Това води до отлагане на натрий, поради което стените на кръвоносните съдове стават плътни, съответно намаляват клирънса. В това състояние, тялото не може да се справи с отстраняването на течности, което води до увеличаване на кръвообращението и високо кръвно налягане, появата на оток.
- Недостатъчен прием на течности. Когато тялото няма достатъчно вода, водният баланс се нарушава, кръвта се сгъстява, тъй като количеството на разтворителя, т.е. водата, намалява. Човек се чувства силна жажда, като угаси това, започва процеса на възобновяване на работата на механизма.
- Използването на нездравословна храна или нарушаване на вътрешните органи (черния дроб и бъбреците).
Как се измерва и какво казват индикаторите
Размерът на осмотичното налягане на кръвната плазма се измерва, когато той замръзне. Тази стойност обикновено е средно 7,5–8,0 атм. С увеличаване на температурата на замразяване разтворът ще бъде по-висок.
Част от осмотичната величина създава онкотично налягане, образувана е от плазмени протеини. Той отговаря за регулирането на водния обмен. Онкотичното кръвно налягане обикновено е 26-30 mm Hg. Чл. Ако индикаторът се променя в по-малка посока, появява се подуване, тъй като тялото не се справя добре с екскрецията на течност и се натрупва в тъканите.
Това може да се случи при бъбречни заболявания, продължително гладуване, когато съставът на кръвта съдържа малко протеин, или с проблеми с черния дроб, в който случай албуминът е отговорен за неуспех.
Ефект върху човешкото тяло
Без съмнение, осмозата и осмотичното налягане са основните фактори, влияещи върху еластичността на тъканите и способността на тялото да запази формата на клетките и вътрешните органи. Те осигуряват хранителни вещества за тъканите.
За да разберете какво е това, трябва да поставите червените кръвни клетки в дестилирана вода. С течение на времето цялата клетка ще бъде запълнена с вода, еритроцитната мембрана ще се срине. Този процес се нарича хемолиза.
Ако клетката се потопи в концентриран солен разтвор, тя губи своята форма и еластичност, ще се набръчква. Плазмолизата води до загуба на червени кръвни клетки. В изотоничен разтвор първоначалните свойства ще останат.
Осмотичното налягане осигурява нормалното движение на водата в тялото.
Осмотично налягане
Осмотично налягане (обозначено с π) - прекомерно хидростатично налягане върху разтвора, отделено от чистия разтворител чрез полупропусклива мембрана, при която дифузията на разтворителя през мембраната спира. Това налягане води до изравняване на концентрациите и на двата разтвора, поради контра-дифузията на разтворените вещества и молекулите на разтворителя.
Измерването на градиента на осмотичното налягане, т.е. разликата във водния потенциал на два разтвора, разделени от полупропусклива мембрана, се нарича тоничност. Разтвор, който има по-високо осмотично налягане в сравнение с друго решение, се нарича хипертоничен и има по-ниско хипотонично налягане.
Осмотичното налягане може да бъде много важно. В дърво, например, под действието на осмотичното налягане, растителният сок (вода с разтворени в него минерални вещества) се издига по ксилема от корените до върха. Капилярните явления сами по себе си не са в състояние да създадат достатъчна повдигаща сила - например, секвоите трябва да доставят разтвора на височина до 100 метра. В същото време в дървото движението на концентрирания разтвор, който е зеленчуков сок, не се ограничава от нищо.
Ако такова решение е в затворено пространство, например в кръвна клетка, то осмотичното налягане може да доведе до разкъсване на клетъчната мембрана. Поради тази причина лекарствата, предназначени за инжектиране в кръвта, се разтварят в изотоничен разтвор, съдържащ толкова натриев хлорид (натриев хлорид), колкото е необходимо, за да се балансира осмотичното налягане, създавано от клетъчния флуид. Ако инжектираните лекарства са направени на вода или много разреден (хипотоничен по отношение на цитоплазмата) разтвор, осмотичното налягане, което принуждава водата да проникне в кръвните клетки, ще доведе до тяхното разкъсване. Но ако в кръвта се инжектира твърде много разтвор на натриев хлорид (3-5-10%, хипертонични разтвори), водата от клетките ще излезе и ще се свие. В случая на растителни клетки се наблюдава отделяне на протопласти от клетъчната стена, което се нарича плазмолиза. Обратният процес, който се осъществява, когато намалелите клетки се поставят в по-разреден разтвор, е съответно деплазмолиза.
Величината на осмотичното налягане, създавана от разтвора, зависи от количеството, а не от химичната природа на разтворените в него вещества (или йони, ако молекулите на веществото се дисоциират), следователно, осмотичното налягане е колективно свойство на разтвора. Колкото по-голяма е концентрацията на дадено вещество в разтвор, толкова по-голямо е осмотичното налягане, създавано от него. Това правило, наречено закон на осмотичното налягане, се изразява с проста формула, много подобна на определен закон на идеален газ:
където i е изотоничното съотношение на разтвора; С е моларната концентрация на разтвора, изразена като комбинация от основните SI единици, т.е. в mol / m 3, а не в обичайния mol / l; R е универсалната газова константа; T е термодинамичната температура на разтвора.
Той също така показва сходството на свойствата на частиците на разтвореното вещество във вискозна среда на разтворител с частици от идеален газ във въздуха. Валидността на тази гледна точка се потвърждава от експериментите на J. B. Perrin (1906): разпределението на емулсионните частици смолигут във водния стълб като цяло се подчинява на закона на Болцман.
Осмотичното налягане, което зависи от съдържанието на протеини в разтвор, се нарича онкотично (0.03 - 0.04 атм.). При продължително гладуване, бъбречни заболявания, намалява концентрацията на протеини в кръвта, намалява онкотичното налягане в кръвта и се появяват онкотични отоци: водата преминава от съдовете към тъканите, където πPMC повече. Когато гнойни процеси πPMC във фокуса на възпалението се увеличава с 2-3 пъти, тъй като броят на частиците се увеличава поради разрушаването на протеините. В организма осмотичното налягане трябва да е постоянно (≈ 7.7 атм.). Следователно, изотонични разтвори (разтвори, чието осмотично налягане е πПЛАЗМА ≈ 7,7 атм. (0.9% NaCl - физиологичен разтвор, 5% разтвор на глюкоза). Хипертонични решения, за които π е по-голямо от πПЛАЗМА, използва се в медицината за почистване на рани от гной (10% NaCl), за отстраняване на алергичен оток (10% CaCl2, 20% глюкоза), като слабително лекарство (Na2SO410Н2О, MgSO47Н2О).
Законът на осмотичното налягане може да се използва за изчисляване на молекулното тегло на дадено вещество (с известни допълнителни данни).
5.4. Осмоза. Осмотично налягане
Всички решения са дифузни. Дифузията е равномерно разпределение на веществото по целия обем на разтвора, който тече във всички посоки. Неговата движеща сила е аспирацията на системата до максимума на ентропията. Можете да създадете състояние, при което дифузията се осъществява само в една посока. За тази цел разтворът и разтворителят се отделят от полупропусклива мембрана, през която могат да преминават само малки молекули (йони).
Осмозата е едностранна дифузия на разтворител през полупропусклива мембрана от разтворител в разтвор или от разреден разтвор - в по-концентрирана. Движещата сила на осмозата е желанието да се изравни концентрацията на разтвореното вещество от двете страни на мембраната. Процесът протича спонтанно и е придружен от повишаване на ентропията. Границата на нейното появяване е състояние на равновесие.
Налягането, което разтворителят оказва върху мембраната, се нарича осмотично налягане (pOSM). Осмотичното налягане е описано с уравнението на Вант Хоф:
а) за неелектролити: pOSM = Сm· R · T
където R е универсалната газова константа, равна на 8,13 j / mol · K,
Т - абсолютна температура, К.
CМ - моларна концентрация на разтвора, mol / l
i е изотоничният коефициент (коефициент на Van't Hoff), характеризиращ дисоциацията на електролита към йони
Клетъчните мембрани на животните и растителните организми са пропускливи за вода и малки йони. Преминавайки през тях, водата създава осмотично налягане. Нормалното плазмено налягане е 740 - 780 kPa (37 ° C). Осмотичното налягане на плазмата и другите биологични течности се дължи главно на наличието на електролити. В по-малка степен се създава налягане от колоидни протеинови частици, които не преминават през мембраната. Осмотичното налягане, създавано от протеините, се нарича онкотично. Тя е само 3 - 4 kPa. Осмотична хомеостаза, дължаща се на работата на бъбреците, белите дробове, кожата. Работата по прехвърляне на вещество срещу градиент на концентрация се нарича осмотична.
Осмозата е в основата на редица физиологични процеси: усвояване на храната, отделяне на отпадъчни продукти, активен транспорт на вода.
В медицинската практика се използват решения, които са изоосмотични с кръв (физиологични разтвори). Например, NaCl (0.9%), глюкоза (4.5%). Въвеждането на физиологични разтвори в кръвта, цереброспиналната течност и други биологични течности на човек не предизвиква осмотичен конфликт (Фигура 8).
С въвеждането на хипотоничен разтвор (pOSM 780 kPa).
Фигура 8 - Клетка в разтвор (а) изотоничен, (б) хипотоничен, (в) хипертоничен
Използването на хипертонични разтвори в медицината
(а) 10% разтвор на NaCl се използва за лечение на гнойни рани;
(b) 25% разтвор на MgS044 използва се като антихипертензивно средство;
в) различни хипертонични разтвори се използват за лечение на глаукома.
Важна характеристика на разтворите, използвани за интравенозно инжектиране, е тяхната осмоларност и осмоларитет. Те характеризират съдържанието на частици, които не могат да дифузират през клетъчната мембрана.
Осмотично кръвно налягане: какво се измерва и какви фактори влияят на отклоненията от нормата
Осмотичното налягане на кръвта (ODC) е нивото на сила, която циркулира разтворителя (за нашето тяло е вода) през еритроцитната мембрана.
Поддържането на нивото става въз основа на движението на разтвори, които са по-малко концентрирани в тези, където концентрацията на водата е по-голяма.
Това взаимодействие е воден обмен между кръвта и тъканите на човешкото тяло. В кръвта се концентрират йони, глюкоза, протеини и други полезни елементи.
Нормалното осмотично налягане е 7,6 атм., Или 300 mOsmol, което е равно на 760 mm Hg.
Osmol е концентрацията на един мол неелектролита, разтворен на литър вода. Осмотичната концентрация в кръвта се определя точно чрез тяхното измерване.
Какво представлява JDC?
Околната среда на клетките с мембрана е присъща както на тъканите, така и на кръвните елементи, водата лесно преминава през нея и на практика не прониква в разтворените вещества. Следователно, отклонението на осмотичното налягане може да доведе до увеличаване на червените кръвни клетки, загуба на вода и деформация.
За еритроцитите и повечето тъкани, увеличаването на приема на сол в тялото, което се натрупва по стените на кръвоносните съдове и свива преминаването на кръвоносните съдове, е вредно.
Това налягане е винаги на същото ниво и се регулира от рецептори, локализирани в хипоталамуса, кръвоносните съдове и тъканите.
Тяхното общо име е osmoreceptors, те са тези, които поддържат ODC на правилното ниво.
Един от най-стабилните параметри на кръвта е осмотичната концентрация на плазмата, която поддържа нормалното осмотично кръвно налягане, с помощта на хормони и телесни сигнали - чувство на жажда.
Какви са нормалните УДК?
Нормалните показатели на осмотичното налягане са показатели за криоскопия, които не надвишават 7,6 атм. Анализът определя точката, в която кръвта замръзва. Нормалните показатели за замразяване на разтвора за човек са 0.56-0.58 градуса по Целзий, което е еквивалентно на 760 mm Hg.
От плазмените протеини се създава отделен тип АРС. Също така, осмотичното налягане на плазмените протеини се нарича онкотично налягане. Това налягане е няколко пъти по-ниско от налягането, което се създава в плазмата от соли, тъй като протеините имат високи нива на молекулно тегло.
По отношение на другите осмотични елементи, тяхното присъствие е незначително, въпреки че те се съдържат в кръвта в множествено количество.
Това се отразява на цялостното представяне на JDC, но в малко съотношение (едно общо двеста и двадесети) спрямо цялостното представяне.
Това е еквивалентно на 0,04 атм., Или 30 mm Hg. За показатели за осмотично кръвно налягане, техният количествен фактор и подвижността са значителни, а не масата на разтворените частици.
Описаното налягане противодейства на силното движение на разтворителя от кръвта в тъканите и влияе върху прехвърлянето на вода от тъканите към съдовете. Ето защо тъканният оток прогресира, вследствие на намаляване на концентрацията на протеин в плазмата.
Неелектролитът съдържа по-ниска осмотична концентрация от електролита. Той е маркиран, защото. Това, че електролитните молекули разтварят йони, което води до увеличаване на концентрацията на активните частици, които характеризират осмотичната концентрация.
Какво влияе на отклоненията на осмотичното налягане?
Рефлексните промени в активността на отделителните органи водят до дразнене на осморецепторите. Когато се възпалят, те премахват от тялото излишното количество вода и соли, които са влезли в кръвта.
Важна роля тук играе кожата, чиито тъкани се хранят с излишната вода от кръвта или я връщат в кръвта, с увеличаване на осмотичното налягане.
Извършването на нормален ODC се влияе от количественото насищане на кръвта с електролити и неелектролити, които се разтварят в кръвната плазма.
Най-малко шестдесет процента е йонизиран калиев хлорид. Изотоничните разтвори са разтвори, в които нивото на АРС е близо до плазмата.
С нарастването на показателите от тази величина, съставът се нарича хипертоничен, а в случай на намаление - хипотоничен.
Ако нормалното осмотично налягане е ненормално, се предизвиква увреждане на клетките. За да се върнат показателите за осмотично налягане в кръвта, те могат да инжектират разтвори, които са избрани в зависимост от заболяването, провокирайки отклоненията на АЕС от нормата.
Сред тях са:
- Хипотоничен концентриран разтвор. Когато се прилага в правилната доза, той почиства раните от гной и спомага за намаляване на размера на алергичния оток. Но с погрешни дози провокира бързото пълнене на клетките с разтвор, което води до бързото им прекъсване;
- Хипертоничен разтвор. С въвеждането на този разтвор в кръвта, допринася за по-доброто елиминиране на водните клетки в съдовата система;
- Разреждане на лекарства в изотоничен разтвор. Препаратите се разбъркват в този разтвор с нормални стойности на ODC. Натриевият хлорид е най-често разбърквания продукт.
Ежедневната поддръжка на нормалните нива на UEC се следи от потните жлези и бъбреците. Те не позволяват ефектите на продуктите, които остават след метаболизма на тялото, чрез създаване на защитни мембрани.
Ето защо осмотичното налягане на кръвта почти винаги се колебае на същото ниво. С активното физическо натоварване е възможно рязко увеличаване на неговата работа. Но в този случай самият орган бързо стабилизира показателите.
Взаимодействието на червените кръвни клетки с разтвори, в зависимост от осмотичното им налягане.
Какво се случва с отклонения?
С увеличаване на осмотичното налягане на кръвта, водните клетки преминават от еритроцитите в плазмата, в резултат на което клетките се деформират и губят своята функционалност. С намаляване на концентрацията на осмола, се наблюдава увеличаване на насищането на клетката с вода, което води до увеличаване на неговия размер и деформация на мембраната, която се нарича хемолиза.
Хемолизата се характеризира с факта, че когато се деформира по-голямата част от кръвните клетки - червени кръвни клетки, наричани още червени кръвни клетки, след това протеинът на хемоглобина влиза в плазмата, след което става прозрачен.
Хемолизата се разделя на следните видове:
Осмотично и онкотично кръвно налягане
Осмотично и онкотично налягане на кръвната плазма
Сред различните показатели за вътрешната среда на тялото осмотичното и онкотичното налягане заемат едно от основните места. Те са твърди хомеостатични константи на вътрешната среда и тяхното отклонение (увеличаване или намаляване) е опасно за жизнената активност на организма.
Осмотично налягане
Осмотичното налягане на кръвта е налягането, което възниква на повърхността на разтворите на соли или други нискомолекулни съединения с различни концентрации.
Неговата стойност се дължи на концентрацията на осмотично активни вещества (електролити, неелектролити, протеини), разтворени в кръвната плазма, и регулира транспортирането на вода от извънклетъчната течност до клетките и обратно. Осмотичното налягане на кръвната плазма е обикновено 290 ± 10 mosmol / kg (средно равно на 7.3 atm., Или 5.600 mm Hg, или 745 kPa). Около 80% от осмотичното налягане на кръвната плазма се дължи на натриев хлорид, който е напълно йонизиран. Решения, чието осмотично налягане е същото като кръвната плазма, се наричат изотонични или изокосмични. Те включват 0,85-0,90% разтвор на натриев хлорид и 5,5% разтвор на глюкоза. Разтвори с по-ниско осмотично налягане, отколкото в кръвната плазма, се наричат хипотонични и с по-голямо налягане се наричат хипертонични.
Осмотичното налягане на кръвта, лимфата, тъканите и вътреклетъчните течности е приблизително същото и има достатъчно постоянство. Необходимо е да се осигури нормалното функциониране на клетките.
Онкотично налягане
Онкотично кръвно налягане - е част от осмотичното налягане на кръвта, създадено от плазмените протеини.
Величината на онкотичното налягане варира от 25-30 mm Hg. (3,33-3,99 kPa) и 80% се определя от албумина поради малкия им размер и най-високото съдържание в кръвната плазма. Онкотичното налягане играе важна роля в регулирането на обмена на вода в тялото, а именно в неговото задържане в кръвния поток. Онкотичното налягане влияе върху образуването на тъканна течност, лимфа, урина, абсорбция на вода от червата. Когато плазменото онкотично налягане намалява (например при чернодробни заболявания, когато се понижава производството на албумин, или бъбречно заболяване, когато се увеличава екскрецията на протеин в урината), се развиват отоци, тъй като водата се задържа слабо в съдовете и преминава в тъканите.
Какво е осмотично налягане
Значението на осмотичното налягане в речника на медицински термини:
Осмотично налягане - прекомерно хидростатично налягане върху разтвор, отделен от чист разтворител чрез полупропусклива мембрана, при която дифузията на разтворителя през мембраната спира. Нивото на О. в клетките и вътрешната среда на организма играе важна роля в процесите на неговата жизнена дейност.
Значението на осмотичното налягане в речника Брокхаус и Ефрон:
Осмотично налягане - виж Осмоза.
Определението за "осмотично налягане" от TSB:
Осмотичното налягане е дифузно налягане, термодинамичен параметър, характеризиращ тенденцията на решението да намалява концентрацията, когато е в контакт с чист разтворител, поради контра-дифузията на разтвореното вещество и молекулите на разтворителя. Ако разтворът се отделя от чистия разтворител с полупропусклива мембрана, тогава е възможна само едностранна дифузия - осмотична абсорбция на разтворителя през мембраната в разтвора. В този случай, O. d. Става достъпна за директно измерване със стойност, равна на излишното налягане, приложено от разтвора при осмотично равновесие (виж Осмоза). О. се дължи на намаляване на химическия потенциал на разтворителя в присъствието на разтворимо вещество. Тенденцията на системата да изравни химическите потенциали във всички части на обема и да премине в състояние с по-ниско ниво на свободна енергия причинява осмотичен (дифузен) трансфер на материята. В идеални и изключително разредени разтвори не зависи от природата на разтворителя и разтворените вещества. при постоянна температура се определя само от броя
"Кинетични елементи" - йони, молекули, асоциати или колоидни частици - на единица обем разтвор. Първите измервания на О. са направени от V. Pfeffer (1877), изследвайки водните разтвори на тръстикова захар. Неговите данни позволяват на Х. Вант Хоф да установи (1887) зависимостта на О. от концентрацията на разтворената субстанция, която съвпада по форма с закона Бойл-Мариот за идеални газове. Оказа се, че О. d. (P) е числено равен на налягането, което би имало разтвореното вещество, ако е било в състояние на идеален газ при дадена температура и е заемало обем, равен на обема на разтвора. За много разредени разтвори на недисоцииращи вещества моделът, открит с достатъчна точност, се описва чрез уравнението:
pi.V = nRT, където n е броят на моловете на разтвореното вещество в обема на разтвора V. R е универсалната газова константа. T е абсолютната температура. В случай на дисоциация на вещество в разтвор в йони, коефициентът i> 1, коефициентът на van't Hoff, се въвежда в дясната страна на уравнението. със свързването на разтвореното вещество i + и Cl минус. се екскретират през хрилете, в влечугите на морето (змии и костенурки) и в птици чрез специални солни жлези, разположени в областта на главата. Mg 2+ йони, SO4 2-, 18 / 18031124.tif в тези организми се екскретират през бъбреците. А. d. При хипер- и хипоосмотичните организми могат да бъдат създадени както от йони, преобладаващи във външната среда, така и от метаболитни продукти. Например, при акула риба и лъчи, О. с 60% се създава от урея и триметиламоний. в кръвната плазма на бозайници - главно поради Na + и Cl йони минус., в ларви на насекоми, поради различни метаболити с ниско молекулно тегло. В морските едноклетъчни, бодлокожи, главоноги мекотели, миксини и други изоосмотични организми, в които О. d.
Диапазонът на средните стойности на О. в клетките на организмите, които не са в състояние да поддържат осмотична хомеостаза, е доста широк и зависи от вида и възрастта на организма, вида на клетките и О. на околната среда. При оптимални условия общият клетъчен сок на земните органи на блатни растения варира от 2 до 16 в. В степни от 8 до 40 ат. В различни клетки на растението, О. може да бъде драстично различен (например в мангровата O. клетъчният сок е около 60 атм, а О. в ксилемните съдове не надвишава 1–2 атм). Хомоосмотичните организми, т.е. способни да поддържат относителното постоянство на О., са средни, а обхватът на осцилациите на О. е различен (земният червей е 3.6-4.8 атм, сладководната риба е 6.0-6.6), океанска костна риба - 7.8-8.5, акула риба - 22.3-23.2, бозайници - 6.6-8.0 atm). При бозайниците О. на по-голямата част от биологичните течности е равно на О. на кръвта (изключение са течностите, отделяни от някои жлези - слюнка, пот, урина и др.). O. of, създаден в клетки на животни чрез високомолекулни съединения (протеини, полизахариди и др.), Е незначителен, но играе важна роля в обмяната на веществата (вж. Oncotic pressure).
Ю. В. Наточин, В. В. Кабанов.
Лит.: Melvin-Hughes E.A., Физическа химия, транс. от английски, pr. 1-2, М., 1962. Курсът по физическа химия, изд. Я. И. Герасимова, т. 1-2, М. - Л., 1963-1966. Pasynsky AG, Colloid chemistry, 3-то изд., М., 1968: Prosser L., Brown F., Сравнителна физиология на животните, транс. от английски, М., 1967. Грифин Д., Новик Ел., Жив организъм, транс. от английски., 1973. Nobel P., физиология на растителните клетки (физико-химичен подход), транс. от английски, М., 1973.
Схематична диаграма на осмометъра: А - камера за разтвор. В - камера за разтворителя. М - мембрана. Нива на течности в тръбите при осмотично равновесие: а и b - при условия на равни външни налягания в камери А и В, когато р.А =
р.B, в същото време Н - колона с течност, балансираща осмотичното налягане. б - при условията на неравенство на външните налягания, когато р.А - р.B = пи..
Кажете на вашите приятели какво е осмотично налягане. Споделете това на страницата си.
Осмоза и осмотично налягане
Ако разделяте разтвора и разтворителя, като използвате полупропусклива преграда (мембрана), която позволява молекулата на разтворителя да преминава свободно и молекулата на задържане на разтвореното вещество, тогава се наблюдава едностранна дифузия на разтворителя.
Този вид дифузия се дължи на факта, че броят на молекулите на разтворителя на единица обем е по-голям, отколкото в същия обем разтвор, тъй като в разтвор част от обема е заета от молекули на разтворените вещества. В резултат на молекулярното движение, движението на молекулите на разтворителя през мембраната от разтворителя в разтвора преобладава над тяхното движение в обратна посока.
Едностранната дифузия на разтворителя към разтвора се нарича осмоза, а силата, която причинява осмоза, отнасяща се до единица повърхност на полупропускливата мембрана, се нарича осмотично налягане.
В резултат на осмозата и дифузията нивата на концентрация се изключват и начините, по които се постига това изравняване, са коренно различни. В процеса на дифузия, равенството на концентрациите се постига чрез преместване на молекулите на разтвореното вещество, а в случая на осмоза, чрез преместване на молекулите на разтворителя.
Механизмът на осмоза не може да бъде обяснен само с факта, че полупропускливите мембрани играят ролята на сито с клетки, през които молекулите на разтворителя свободно преминават, но не преминават молекули разтворени вещества.
Очевидно механизмът на осмоза е много по-сложен. Тук структурата и съставът на мембраната играят голяма роля.
В зависимост от естеството на мембраната, механизмът за осмоза ще бъде различен. В някои случаи, само тези вещества, които се разтварят в него свободно преминават през мембраната, в други случаи, мембраната взаимодейства с разтворителя, образувайки междинни крехки съединения, които лесно се дезинтегрират, и накрая, той може също да представлява порест преграда с определени размери на порите.
За измерване на осмотичното налягане в съд с полупропускливи стени, изпитваният разтвор се излива и плътно се затваря със запушалка, в която е вкарана тръба, свързана с манометър. Такъв инструмент за измерване на осмотично налягане се нарича осмометър.
Осмометърът с разтвора се потапя в съд с разтворител. В началото на процеса, разтворителят от външния съд дифундира в осмометъра с по-висока скорост, отколкото от него, следователно нивото на течността в осмометричната тръба се повишава, което създава в него хидростатично налягане, което постепенно се увеличава. С увеличаването на хидростатичното налягане скоростта на дифузия на разтворителя в осмометъра и от осмометъра се изравнява, което води до състояние на динамично равновесие, нарастването на течността в осмометричната тръба спира.
Хидростатичното налягане, установено чрез осмоза, служи като мярка за осмотично налягане.
Измерването на осмотичното налягане с осмометър не винаги е възможно с достатъчна точност, тъй като няма мембрани, способни да задържат всички частици на разтвореното вещество. Следователно измерената стойност на осмотичното налягане за същия разтвор до известна степен зависи от естеството на мембраната.
Осмотичното налягане възниква само на границата между разтвора и разтворителя (или разтвор с различна концентрация), ако тази граница се образува от полупропусклива преграда. Разтворът, съдържащ се в обикновен съд, не упражнява никакъв натиск върху неговите стени, различен от обичайното хидростатично налягане. Следователно, осмотичното налягане не трябва да се разглежда като свойство на разтворено вещество, или разтворител, или на самия разтвор, а като свойство на система от разтворител и разтвор с полупропусклива бариера между тях.
Законите на Раул са обичайните наименования на количествените закони, открити от френския химик Ф. Раул през 1887 г., описващи някои от свойствата на разтворите на колигативна (в зависимост от концентрацията, но не и на естеството на разтвореното вещество).
Първият закон на Раул [редактиране]
Първият закон на Раул свързва налягането на наситената пара над решение с неговия състав; Той е формулиран по следния начин:
· Парциалното налягане на наситената пара на компонента на разтвора е право пропорционално на неговата моларна фракция в разтвора и коефициентът на пропорционалност е равен на налягането на наситената пара над чистия компонент.
За двоичен разтвор, състоящ се от компоненти А и В (компонент А, ние го считаме за разтворител), е по-удобно да се използва различна формулировка:
Относителното намаляване на парциалното налягане на парите на разтворителя над разтвора не зависи от естеството на разтвореното вещество и е равно на неговата моларна фракция в разтвора.
На повърхността има по-малко молекули на разтворителя, които могат да се изпарят, тъй като разтвореното вещество заема част от пространството.
Решения, за които се изпълнява законът на Раул, се наричат идеални. Идеални за всякакви концентрации са разтвори, чиито компоненти са много сходни по физични и химични свойства (оптични изомери, хомолози и т.н.), и образуването на които не е придружено от промяна в обема и освобождаването или абсорбцията на топлина. В този случай силите на междумолекулното взаимодействие между хомогенни и хетерогенни частици са приблизително еднакви, а образуването на решение се дължи само на фактора на ентропията.
Отклонения от закона на Раул [редактиране]
Разтвори, чиито компоненти се различават значително по физични и химични свойства, се подчиняват на закона на Раул само в областта на много малки концентрации; при високи концентрации се наблюдават отклонения от закона на Раул. Случаят, когато истинските парциални налягания на парите над сместа са по-големи от изчислените по закона на Раул, се наричат положителни отклонения. Обратният случай е, когато частичните налягания на парите на компонентите са по-малки от изчислените - отрицателни отклонения.
Причината за отклонения от закона на Раул е фактът, че хомогенните частици взаимодействат една с друга по различен начин, отколкото хетерогенни (по-силни в случай на положителни и по-слаби при отрицателни отклонения).
Реални решения с положителни отклонения от закона на Раул се формират от чисти компоненти с абсорбция на топлина (ΔН)сол > 0); обемът на разтвора е по-голям от сумата на началните обеми на компонентите (ΔV> 0). Решения с отрицателни отклонения от закона на Раул се образуват с освобождаването на топлина (ΔНсол −1 · kg съответно. Тъй като единият моларен разтвор не се разтваря безкрайно, вторият закон на Раул за него като цяло не е удовлетворен за него и стойностите на тези константи се получават чрез екстраполация на зависимостта от областта на ниските концентрации до m = 1 mol / kg.
За водните разтвори в уравненията на втория закон на Раул моларната концентрация понякога се замества с молар. В общия случай такава подмяна е незаконна, а за разтвори, чиято плътност се различава от 1 g / cm³, може да се стигне до значителни грешки.
Вторият закон на Раул дава възможност да се определят експериментално молекулните маси на съединенията, неспособни на дисоциация в даден разтворител; може също да се използва за определяне степента на дисоциация на електролитите.
Електролитни разтвори [редактиране]
Законите на Раул не са изпълнени за решения (дори безкрайно разредени), които провеждат разтвори на електроенергия - електролит. За да се отчетат тези отклонения, Vant-Hoffs въведе корекция на горните уравнения, изотоничния коефициент i, който имплицитно отчита дисоциацията на молекулите на разтворената субстанция:
Неподаването на електролитни разтвори на законите на Раул и принципа на Вант-Хоф послужи като отправна точка за S. Arrhenius да създаде теория за електролитна дисоциация.
Еластичност Наситеност - еластичността на водните пари, при максимална възможна температура. Тя е по-голяма, колкото е по-висока температурата на въздуха. В резултат започва водна пара кондензация.
Ебулиоскопската константа е разликата между точката на кипене на разтвора и температурата на чист разтворител.
Криоскопичната константа е разликата между точката на замръзване на разтвора и температурата на чистия разтворител.
74. Явлението осмоза, неговата роля в биологичните системи. Осмотично налягане. Законът на Вант-Хоф.
Разтвори изотонични, хипо-и хипертонични.
Явлението осмоза се наблюдава в такива среди, където мобилността на разтворителя е по-голяма от мобилността на разтворените вещества. Важен частен случай на осмоза е осмоза чрез полупропусклива мембрана. Полупропускливите мембрани се наричат мембрани, които имат достатъчно висока пропускливост не за всички, а само за някои вещества, по-специално за разтворител. (Подвижността на разтворените вещества в мембраната е с нула). По правило това се дължи на размера и подвижността на молекулите, например, водната молекула е по-малка от повечето молекули на разтворените вещества. Ако такава мембрана разделя разтвора и чистия разтворител, концентрацията на разтворителя в разтвора се оказва по-малка, тъй като част от нейните молекули се заменят с разтворени молекули (виж фиг. 1). В резултат на това, преходите на частици от разтворителя от отделението, съдържащо чист разтворител, ще се появят по-често, отколкото в обратна посока. Съответно, обемът на разтвора ще се увеличи (и концентрацията на веществото ще намалее), докато обемът на разтворителя ще намалее съответно.
Значение на осмоза [редактиране]
Осмозата играе важна роля в много биологични процеси. Мембраната, обграждаща нормалните кръвни клетки, е пропусклива само за водни молекули, кислород, някои от хранителните вещества, разтворени в кръвта и продуктите на клетъчната активност; за големи протеинови молекули, които се разтварят вътре в клетката, тя е непроницаема. Следователно, протеините, които са толкова важни за биологичните процеси, остават вътре в клетката.
Осмозата участва в прехвърлянето на хранителни вещества в стволовете на високи дървета, където капилярният трансфер не е в състояние да изпълнява тази функция.
Осмозата се използва широко в лабораторната технология: при определяне на моларните характеристики на полимерите, концентрацията на разтворите, изучаването на различни биологични структури. Осмотичните явления понякога се използват в промишлеността, например при приготвянето на някои полимерни материали, пречистването на силно минерализирана вода чрез метода на обратната осмоза на течности.
Растителните клетки също използват осмоза, за да увеличат обема на вакуола, така че да разширява клетъчните стени (тургорско налягане). Растителните клетки правят това, като съхраняват захароза. Чрез увеличаване или намаляване на концентрацията на захароза в цитоплазмата, клетките могат да регулират осмозата. Това увеличава еластичността на растението като цяло. Много движения на растенията са свързани с промени в тургорското налягане (например движението на мустаците на граха и други растения). Сладководните протозои също имат вакуола, но задачата на най-простите вакуоли е само да изпомпват излишната вода от цитоплазмата, за да поддържат постоянна концентрация на разтворените в нея вещества.
Осмозата също играе важна роля в екологията на водните тела. Ако концентрацията на сол и други вещества във водата се повиши или падне, жителите на тези води ще умрат поради неблагоприятните ефекти на осмозата.
Осмотично налягане (обозначено с π) - прекомерно хидростатично налягане върху разтвора, отделено от чистия разтворител чрез полупропусклива мембрана, при която дифузията на разтворителя през мембраната спира. Това налягане води до изравняване на концентрациите и на двата разтвора, поради контра-дифузията на разтворените вещества и молекулите на разтворителя.
ЗАКОН VANT-GOFFA описва зависимостта на осмотичното налягане от разредените разтвори върху температурата и моларната концентрация на разтвора:
Ван Хоф стигна до заключението, че законът на Авогадро е валиден и за разредени разтвори. Той експериментално установява, че осмотичното налягане, което е мярка за желанието на две различни решения от двете страни на мембраната да изравни концентрацията, в слаби решения зависи не само от концентрацията, но и от температурата и следователно се подчинява на законите на термодинамиката на газовете. Van't Hoff изразява осмотичното налягане с формулата PV = iRT, където P означава осмотичното налягане на вещество, разтворено в течност; V е обемът; R е газовата константа; Т - температура и i - коефициент, който често е равен на 1 за газове, а за разтвори, съдържащи соли - повече от един. Ван Хоф успя да обясни защо стойността на i се променя, като асоциира този коефициент с броя на йони в разтвора. Изследванията на разредени разтвори, извършени от Ван Хоф, са обосновката за теорията на С.Аррениус за електролитна дисоциация. Впоследствие Arrhenius пристига в Амстердам и работи с Vant-Hoff.
Изотоничен разтвор (изоосмотичен разтвор) - разтвор, чието осмотично налягане е равно на осмотичното налягане на кръвната плазма; например, 0.9% воден разтвор на натриев хлорид, 5% воден разтвор на глюкоза. Всички тези разтвори се използват за лечение на различни заболявания, за да се облекчи интоксикацията и други прояви на болестта. Изотоничната расвтора, за разлика от хипертоничната и хипертонична (не се използва за интравенозно приложение), не води до хемолиза на червените кръвни клетки, когато се прилага интравенозно.
Хипотоничните разтвори се различават от изотонично по-ниска концентрация и съответно по-ниско осмотично налягане. При контакт с тъкани, водата от хипотонични разтвори навлиза в тъканните клетки. В резултат на това те набъбват и ако водата се натрупва в тях прекомерно, клетъчните мембрани се разрушават, т.е. клетъчен лизис.
Използването на хипотонични разтвори на натриев хлорид на практика е много ограничено. В някои случаи те се използват за приготвяне на разтвори на вещества, използвани за инфилтрационна анестезия. Влиянието на анестетиците в хипотоничните разтвори се засилва, тъй като последните допринасят за по-дълбоко проникване на вещества в тъканите.
Хипертонични разтвори, разтвори, чието осмотично налягане е по-високо от осмотичното налягане в растителни или животински клетки и тъкани. В зависимост от функционалната, видовото и екологичната специфичност на клетките, осмотичното налягане в тях е различно, а решението, хипертонично за някои клетки, може да бъде изотонично или дори хипотонично за други, при потапяне в растителни клетки в G. p. тя засмуква вода от клетките, които намаляват обема си, и след това спира компресията и протоплазмата изостава от клетъчните стени (виж Плазмолиза). Червени кръвни клетки на хора и животни в G. p. също губят вода и намаляват обема си. G. r. в комбинация с хипотонични разтвори и изотонични разтвори се използват за измерване на осмотичното налягане в живите клетки и тъкани.