Осмоляльность и осмолярность биологических жидкостей

Осмолярность биологических жидкостей

Осмоляльность и осмолярность биологических жидкостей

ОСМОЛЯРНОСТЬ:У новорожденныхУ взрослых
Плазмы, мОсмоль/л260-290300-310
Мочи, мОсмоль/л400-7801200-1400

Эффективнаяосмолярностьможет быть обозначена термином«тоничность».Ворганизме осмотическое давление должнобыть постоянным (≈7,4 атм).

Осмолярностьрастворов электролитов, применяемых вклинической практике для леченияразличных форм дисгидрий (нарушенийводно-электролитного баланса),имеетпринципиальное значение для лечебнойтактики. По отношению к осмолярностикрови полиионные растворы могут бытьизотоническими, гипертоническими игипотоническими.

Изотоническимид.б.плазмозамещающие растворы; офтальмологическиерастворы; растворы, наносимые на раныи ожоги;

Гипертоническимид.б.растворы для лечения отеков, дляочистки ран от гноя (10% NaCl), для удаленияаллергических оттенков (10% CaCl2,20% глюкоза), в качестве слабительныхсредств (Na2SO4∙10H2O,MgSO4∙7H2O),растворы дляинтраамнеального введения в качествеабортивных средств (60% р-р глюкозы) и др.

Гипотонические– растворы,применяемые приобезвоживанииорганизма и для других видов коррекцииводно–электролитного дисбаланса(например,в результате длительной диареи) и т.д.

Использованиегипотонических растворов вызываетспоры. Было подсчитано, что 15000 случаевдетской смертности в год в США происходитвследствие послеоперационнойгипонатриемии, вызванной инфузией(вливанием) гипотонических растворов.

Рекомендуется использовать толькополностью сбалансированные изотоническиеэлектролитные растворы для периоперационнойинфузионной терапии у детей.

У недоношенныхи родившихся в срок новорожденных легкоразвивается церебральный отек, поскольку25% веса тела состоит из массы мозга.

Осмотическое давление

Осмотическоедавление в немногих случаях удаетсяизмерять непосредственно.

Первые опыты такогорода провел в 1826 французский армейскийврач Рене Дютроше (1776–1847). Дютрошепостроил первый прибор для измеренияосмотического давления – осмометр.

Он был механическим, основан на действиидвух противоположных сил: силеосмотического давления, способствующейвсасыванию растворителя внутрьосмометра,и противоположно направленной силегидростатическогодавления столба жидкости,которое препятствует осмосу и, в конечномсчете, прекращает осмотическое всасываниерастворителя.

РенеДютроше впервые установил, что осмотическоедавление пропорционально концентрациираствора. Наиболее точные измерения в XIX векепровел знаменитый голландский химикЯкоб Хендрик Вант-Гофф. Он исследовалосмос не только в воде, но и в другихрастворителях.

Он установил,что величина осмотического давленияне зависит от природы растворителя,природы растворенного вещества и природыполупроницаемой перегородки (мембраны),а определяется только температуройи концентрациейрастворенного вещества. Онаоказалась такой же, как и для давленияидеального газа:

Росм= СRT,где

Росм– осмотическое давление,

С– концентрация растворенного вещества(в молях на литр раствора, молярная),

Т– абсолютная температура,

R– газовая постоянная, 0,082 атм·л.

Этотзакон получил название закон Вант-Гоффа.

ПоВант-Гоффу осмотическое давление слабыхрастворов равно газовому. Однако напрактике часто наблюдаются отступления:величины осмотического давленияоказываются аномальными. Основаниемдля объяснения этих аномалий, послужилооткрытие Сванте Аррениусомтеории “электролитической диссоциации».

Сванте Аррениус установил, что вразбавленных растворах поваренной соличисло частиц вдвое больше, чем вычисленноепо формуле NaCl, в растворах CaCl2– втрое больше и т.д. Это можно было быобъяснить, предположив, что указанныесоединения при растворении в водераспадаются на несколько частей –претерпевают диссоциацию.

Используяэти данные, Аррениус и создал теориюэлектролитической диссоциации.

Еслирастворяемое вещество разлагается нанесколько частиц, если происходитдиссоциация в растворе, осмотическоедавление увеличивается. Показано, чтоосмотическое давление растворапропорционально общему количествучастиц, образующихся при растворениииз 1 молекулы вещества.

Росм= СRT·k

kкоэффициентдиссоциации,отражающий количество частиц, образующихсяпри растворении 1 М компонента. Показывает,во сколько раз число частиц увеличиваетсявследствие диссоциации. Зависит отхимической структуры вещества и степениэлектролитической диссоциации.

k =1 + α(n– 1),

α– степень электролитической диссоциации,принимает значения от 0 (длянеэлектролитов)до 1 (приполной диссоциации веществ в разбавленныхрастворах);

n- число элементарных частиц, образующихсяиз 1 молекулы при диссоциации.

Дляразных групп электролитов степеньдиссоциации различается.

  1. Для бинарных электролитовс однозарядными ионами типа натрия хлорид (гидрохлориды пилокарпина, эфедрина, КСI, серебра нитрат, натрия нитрат), α = 0,86, тогда

k= 1 + α(n-1) = 1 + 0,86(2 – 1) = 1,86

  1. Для бинарных электролитов с 2-хзарядными ионами типа цинка сульфат (магния сульфат, атропина сульфат), α = 0,5, тогда

k=1 + α(n-1) = 1 + 0,5(2 – 1) = 1,5

  1. Для тринарных электролитов типа натрия сульфат, кальция хлорид, магния хлорид, натрия карбонат α = 0,75, n = 3, тогда

k=1 + α(n-1) = 1 + 0,75(3 – 1) = 2,5

  1. Для слабых электролитов типа борная кислота, лимонная кислота

kпринимаетсяравным1,1

5.Длянеэлектролитов(глюкоза, сахароза, этанол и т.д.) α= 0, следовательно

k=1.

ит.д. (см. справочные данные)

Источник: https://studfile.net/preview/7173869/page:2/

Гипо и гипер изотонические р-ры. Понятие об изоосмии. Осмоляльность и осмолярность биологических жидкостей

Осмоляльность и осмолярность биологических жидкостей

Изотонические растворы-р-ры, кот имеют осмотическое давление, равное осмотическому давлению жидкостей организма(крови, плазмы, лимфы)

Гипертонический раствор – ра-р с высоким осмотическим давлением. При введении его в организм , в результате разности осмотичесих давление внутри клетки начинается движение воды из клетки, до выравнивания осм. давления. При этом клетки, теряя часть воды, теряют свою фору-происходит плазмолиз. Гипертонич р-ры в медицине исп-ся для снятия отеков,для оттока гноя

 Гипотонические растворы-р-ры с низким осмотическим давлением. Если ввести в организм, то жидкость будет проникать внутрь клетки, клетка разбухает и иногда не выдерживает давления и разрывается- происходит гемолиз.

Изоосмия-относительное постоянство осмотического давление в жидких средах и тканях организма, обусловленное поддержанием на данном уровне концентраций содержащихся в них в-в: электролитов, белков и т.д

Осмоляльность-мера способности р-ра создавать осмотическое давление. Осмоляльность биолог жидкостей-важный фактор поддержания гомеостаза всех органов и тканей, а на практике- интегральный показатель водно-солевого обмена, поддерживается по средствам гормона АДГ гипоталамуса

Осмоляльность измеряется мосм/кг H20, и отражает фактическое общее число частиц в 1 кг

Осмолярнгсть изм в мосл/л, определяют химич методами через определение концентрации осмотически активных в-в и далее рассчитывают

Роль осмоса в биологич системах пазмолиз и цитолих. Зависимость степени гемолиза эритроцитов от конц р-ра nacl

 Благодаря осмосу регулируется поступление воды в клетки и межклет структуры.

Гипертонический р-а- ра-р с высоким осмотическим давлением. При введении его в организм, в результате разности осмотических давление внутри клетки начинается движение воды из клетки, до выравнивания осм. Давления. При этом клетки, теряя часть воды, терают свою фору-происходит плазмолиз. Гипертонич р-ры в медицине исп-ся для снятия отеков,для оттока гноя

 Гипотонические растворы-р-ры с низким осмотическим давлением. Если ввести в организм, то жидкость будет проникать внутрь клетки, клетка разбухает и иногда не выдерживает давления и разрывается- происходит цитолиз

Гемолиз- разрушение эритроцитов с выделением в окр среду гемоглобина- в норме постоянно происходит в организме , завершая жизненный цикл эритроцитов. 

Буферные системы: определение, состав, классификация. Уравнения Гендерсона-Гассельбаха для расчета рН буферных систем.

Буферными системами(растворами) называются растворы, обладающие свойствами достаточно стойко сохранять постоянство концентрации водородных ионов как при добавлении кислот или щелочей, так и при разведении.

Компоненты Буферного раствора противодействующие изменению pH называются Б.С.

Классификация Б.С.

1- По составу

· Кислотные – состоят из слабой кислоты и её соли, образованной сильным основанием.

Ацетатная БС (CH3COOH/CH3COONa)

Гидрокарбонатная (H2CO3/NaHCO3)

Фосфатная (NaH2PO4/Na2HPO4)

Белковая (Pt-COOH/Pt-COONa)

Гемоглобиновая

Оксигемоглобиновая

Примечание –

1. Последние 2 БС часто объединяют под названием система гемоглобин-оксигемоглобин

2. Все КБС кроме ацетатной имеются в организме человека

3. Фосфатная БС иногда выделяется в состав солевых БС.

· Основные БС – состоит из слабого основания и его соле-оксидной кислоты

Пример – аммиачная БС (NH4OH/NH4Cl)

· Солевые. Состоят из кислой и средней соли или двух кислых солей. Например, карбонатная буферная система (NaHCO3 + Na2CO3), фосфатная буферная система (КН2PO4 + К2НPO4).

· Амфотерная БС – БС содержащая функциональную группу основного и кислотного характера.

Пример – Аминокислотная БС

Белковая БС

2. по природным компонентам : неорганические и органические.

Уравнение Гендельсона-Гассельбаха

КБС на примере ацетатной

Состав – уксусная кислота и ацетат натрия.

Уксусная кислота – слабый электролит, поэтому частично и обратимо диссоциирует.

CH3COOH = CH3COO- + H+(1)

На основании ЗДМ можно записат

КК= (2)

KK – константа кислотности CH3COOh

[H+] =KK

Это уравнении только для раствора уксусной кислоты, если к раствору уксусной кислоты добавить ацетат натрия, то образуется ацетатная БС.

С учётом необратимости процесса

CH3COONa = CH3COO- +Na+

Получим:

[H+] =KK

Это уравнение можно применить к любой КБС.

Прологарифмировав это уравнение и умножив на -1

-lg[H+] = -lg Kk – lg

т.к. -lg[H+] = pH и принимая, что -lgKk= рКК(показатель константы кислотности).

Получим итоговое уравнение:

pH = рКК- lg = рКК+ lg

ОБС на примере аммиачной БС.

Состав – NH4OH/NH4Cl

1. NH4OH = NH4+ + OH-

2. NH4Cl = NH4++ Cl-

Образующиеся ионы NH4+ подавляют диссоциацию NH4OH в соответствии с принципом Ле-Шателье

После преобразования аналогичных для ацетатной БС получим.

pОH = рКО- lg = рКО+ lg

 рКО – показатель константы основности

рКО= Ки(ионизации)+КД(диссоциации)=Кравновесия

pH+ pОH =14

pH= 14-pОH

pH= 14 – (рКО- lg

pH= 14 – рКО+ lg

Вывод: pH БС зависит от:

а) природы слабого электролита (КО, КК), являющегося компонентом БР.

б) отношения концентрации компонентов БС.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 970;

Источник: https://studopedia.net/2_2725_gipo-i-giper-izotonicheskie-r-ri-ponyatie-ob-izoosmii-osmolyalnost-i-osmolyarnost-biologicheskih-zhidkostey.html

ОФС.1.2.1.0003.15 Осмолярность

Осмоляльность и осмолярность биологических жидкостей

ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ

Взамен ГФ XII, ч. 1, ОФС 42-0047-07

Осмолярность это характеристика растворов, выражающая их осмотическое давление через суммарную концентрацию кинетически активных частиц в единице объема раствора (мОсм/л).

Существующие инструментальные методы позволяют определять не осмолярность, а осмоляльность – концентрацию кинетически активных частиц на килограмм растворителя (мОсм/кг).

Кинетически активные частицы – это молекулы, ионы или ионные комплексы одного или нескольких растворенных веществ, свободно распределенные во всем объеме растворителя и обладающие способностью к хаотическому перемещению внутри раствора.

Осмолярность и осмоляльность характеризуют создаваемое растворами осмотическое давление.

Осмолярность является одной из важнейших характеристик инфузионных растворов. На этикетках растворов для инфузий должно быть указано теоретическое значение их осмолярности. В случае, когда теоретическая осмолярность не может быть рассчитана, указывают среднее значение осмоляльности для данного лекарственного средства.

Теоретическая осмолярность может быть рассчитана по формуле:

где:

Сосм – осмолярность раствора, миллиосмоль на литр (мОсм/л);

m – содержание вещества в растворе, г/л;

M – молярная масса вещества, г;

n – суммарное число ионов, образующихся из одной молекулы растворенного вещества в результате диссоциации (n = 1 для недиссоциирующих веществ, n = 2, 3 для веществ, образующих при растворении соответствующее количество ионов).

На практике, количество частиц (n) несколько меньше теоретически рассчитанного и приближенно может быть описано формулой:

                                     (2),

где:

n — реальное количество частиц, образующихся при растворении данного вещества;

nо — теоретически рассчитанное количество частиц (n=1,2,3…);

 — молярный осмотический коэффициент, учитывающий взаимодействие между частицами в растворе и зависящий только от количества растворенного вещества.

Коэффициент  определяется экспериментально.

Растворы, равные по осмолярности 0,9 % раствору натрия хлорида, называют изотоническими. Для изотонических растворов теоретически рассчитанные значения осмолярности находятся в пределах 239 – 376 мОсм/л.

Осмолярность растворов, состоящих из нескольких компонентов, может быть определена как сумма осмолярностей всех компонентов.

Концентрацию инфузионных растворов принято выражать как массо-объемную (в г/л), поэтому удобным представляется рассчитывать содержание кинетически активных частиц в миллиосмолях на литр (осмолярность), а не на килограмм (осмоляльность) раствора.

Различиями между значениями осмолярности и осмоляльности растворов с осмолярностью, близкой к осмолярности 0,7-1,1 % раствора натрия хлорида или ниже, можно пренебречь (теоретическое значение осмотического давления 0,9 % раствора натрия хлорида – 308 мОсм/л; экспериментальное значение – 286 мОсм/л); для более концентрированных растворов (например, 10 % раствора натрия хлорида) осмолярность может быть определена по формуле:

     С(мОсм/л) = С(мОсм/кг) ∙ ρ                         (3)

где: ρ – плотность раствора, кг/л.

Примечания. 1. Расчет теоретических границ осмолярности проводят следующим образом: минимальное значение – осмолярность раствора, содержащего минимально допустимые количества ингредиентов; максимальное значение – осмолярность раствора, содержащего максимально допустимые количества ингредиентов

  1. 2. При наличии в растворе высокомолекулярного вещества за его молярную массу берется средняя молекулярная масса фракции.
  2. 3. Гидрокарбонаты при расчете осмолярности учитываются как соли одноосновной кислоты.

Определение осмоляльности водных растворов

Для определения осмоляльности могут быть использованы следующие методы: криоскопический, мембранная и паровая осмометрия.

Криоскопический метод

Метод основан на понижении точки замерзания растворов по сравнению с точкой замерзания чистого растворителя.

1 осмоль на килограмм воды понижает точку замерзания на 1,86 °С. Измерение этих изменений лежит в основе криоскопического метода.

Данная зависимость может быть выражена следующей формулой:

где:

Сосм  — осмоляльность раствора (мОсм/кг)

Т2 — температура замерзания чистого растворителя (˚С);

Т1 — температура замерзания испытуемого раствора (˚С);

К — криометрическая постоянная растворителя (для воды: 1,86).

В настоящее время определение осмоляльности растворов проводится с использованием автоматических криоскопических осмометров.

Необходимое количество испытуемого раствора помещают в ячейку прибора. Далее проводят измерение согласно инструкции, прилагаемой к прибору. При необходимости прибор калибруют с помощью стандартных растворов натрия или калия хлорида, которые перекрывают определяемый диапазон осмоляльности (таблица 1).

Таблица 1 – Стандартные справочные значения понижения температуры замерзания и эффективности осмотической концентрации водных растворов натрия и калия хлоридов

Аналитическая концентрация соли р, г/кг Н2OПонижение температуры замерзанияDТзам., КЭффективная (осмотическая) концентрацияmэф, ммоль/кг Н2O
Растворы натрия хлорида
5,6490,3348180
6,2900,3720200
9,1880,5394290
9,5110,5580300
11,130,6510350
12,750,7440400
16,000,9300500
Растворы калия хлорида
7,2530,3348180
8,0810,3720200
11,830,5394290
12,250,5580300
14,780,6696360
20,710,9300500

Метод мембранной осмометрии

Метод основан на использовании свойства полупроницаемых мембран избирательно пропускать молекулы веществ.

Движущей силой процесса является процесс осмоса. Растворитель проникает в испытуемый раствор до установления равновесия; возникающее при этом дополнительное гидростатическое давление приближенно равно осмотическому давлению и может быть рассчитано по формуле:

  (5)

где:

Осмоляльность может быть рассчитана по формуле:

Сосм =pосм / R ∙ T(6)

где    R универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/мольК)

T абсолютная температура (˚K).

Примечание. Данный метод применим только для растворов высокомолекулярных веществ (104 – 106 г/моль). При анализе растворов, содержащих электролиты и другие низкомолекулярные вещества, будет определяться только осмотическое давление, создаваемое высокомолекулярными компонентами раствора.

Определение осмоляльности испытуемого раствора проводят с помощью мембранного осмометра. Предварительную калибровку прибора и измерения проводят в соответствии с инструкцией к прибору.

Метод паровой осмометрии

1 осмоль на килограмм воды понижает давление пара на 0,3 мм рт. ст. при температуре 25 °С. Измерение этих изменений лежит в основе метода паровой осмометрии.

Метод основан на измерении разности температур, которая возникает на термисторах, помещенных в измерительную ячейку, насыщенную парами растворителя в случае, если на один из них нанесена капля чистого растворителя, а на другой — испытуемого раствора.

Разница температур возникает по причине конденсации паров растворителя на капле раствора, так как давление пара растворителя над этой поверхностью меньше. При этом температура капли раствора повышается за счет экзотермического процесса конденсации до тех пор, пока давление пара над каплей раствора и давление чистого растворителя в ячейке не сравняются.

При нанесении на оба термистора чистого растворителя разность температур равна нулю. Разность температур практически пропорциональна моляльной концентрации раствора.

Определение осмоляльности испытуемого раствора проводят с помощью парового осмометра. Предварительную калибровку прибора и измерения проводят в соответствии с инструкцией к прибору.

Скачать в PDF ОФС.1.2.1.0003.15 Осмолярность

Источник: https://pharmacopoeia.ru/ofs-1-2-1-0003-15-osmolyarnost/

Диффузия и осмос. Осмотическое давление, закон Вант-Гоффа. Осмоляльность и осмолярность биологических жидкостей. Роль осмоса в биологических системах

Осмоляльность и осмолярность биологических жидкостей

Диффузия – это самопроизвольный процесс выравнивания концентрации растворённого вещества в объёме.

Она обусловлена 2 факторами: 1) наличием рыхлой структуры и пустот в растворителе (например, в 1 л воды её молекулами занято только примерно 370 мл), 2) тепловым движением частиц раствора.

Диффузия прекращается, если концентрация во всех частях раствора становится одинаковой. Скорость диффузии зависит от:

1) абсолютной температуры;

2) градиента концентрации;

3) вязкости растворителя;

4) размера диффундирующих частиц.

Скорость диффузии возрастает при повышении температуры и градиента концентрации и уменьшается при увеличении вязкости растворителя, размера и массы диффундирующих частиц. Поэтому растворы высокомолекулярных соединений (ВМС – белков, полисахаридов и др.) имеют очень низкий коэффициент диффузии.

Диффузия может быть выражена количественно. Её описывает закон Фика: количество растворенного вещества m, проходящее за время t через площадь поперечного сечения сосуда S, которая разделяет растворы с разными концентрациями C1 и C2 определяется уравнением:

m / t = – DS ×(C2 –C1) / x2 – x1,

где: m/t – скорость диффузии, D – коэффициент диффузии, равный количеству вещества, диффундирующего через 1 см2 поверхности раздела за время t при градиенте концентраций, равном 1; S – площадь поперечного сечения сосуда; (C2–C1) – градиент концентраций; (x2–x1) – расстояние, пройденное диффундирующей частицей от дна сосуда из раствора с концентрацией C1 в раствор с концентрацией C2 (рис. 6).

Рис. 6.Закон Фика

Для биологических мембран это уравнение имеет следующий вид:

m / t = – рS (C2 –C1),

где: р – коэффициент проницаемости мембраны, C1 и C2 – концентрации по обе стороны мембраны.

Диффузия играет важную роль в биологических системах. Благодаря диффузии осуществляется транспорт метаболитов внутри клеток и через мембрану. Так, например, в организме человека ежеминутно путём диффузии через стенки капилляров перемещается 1500 л жидкости.

Осмос – это односторонняя диффузия растворителя через полупроницаемую мембрану в сторону раствора с большей концентрацией растворённого вещества.

Осмос вызывается осмотическим давлением– силой, отнесённой к единице поверхности мембраны. Осмотическое давление имеется у любого раствора. Оно обусловлено стремлением частиц растворителя путём диффузии распределиться в максимально большем объёме.

Осмотическое давление растворов неэлектролитов пропорционально молярной концентрации (при постоянной температуре) и абсолютной температуре (при постоянной концентрации) раствора:

Росм = RCT,

где: R – универсальная газовая постоянная равная 8,31 Дж/(моль•К), C – молярная концентрация раствора, T – его абсолютная температура.

Закон Вант-Гоффа:учитывая, что С = n/V, получаем: РосмV = nRT.

Для растворов электролитов вводится поправочный коэффициент i, показывающий во сколько раз истинная концентрация растворённых частиц, осмотическое давление, понижение температуры замерзания, повышение температуры кипения, понижение давления насыщенного пара растворителя больше, чем в эквивалентном растворе неэлектролита:

i = Cэл/Cнеэл= Pосмэл/Pосмнеэл = Δt°з эл/Δt°знеэл = Δt°кэл/Δt°кнеэл

Математичекое выражение закона Вант-Гоффа для водных растворов электролитов имеет вид:

РосмV = inRT

Осмолярность и осмоляльность представляют собой общую концентрацию растворенных частиц в 1 л раствора (осмолярность) или в 1 кг воды (осмоляльность). Осмоляльность крови в значительной степени зависит от концентрации ионов натрия и хлора, в меньшей степени глюкозы и мочевины.

В норме осмоляльность сыворотки крови 275-296 мосмоль/кг Н20, осмоляльность мочи обусловлена мочевиной, ионами натрия, калия, аммония. Осмоляльность мочи колеблется значительно: от 50 до 1400 мосмоль/кг Н20.

При суточном диурезе около 1,5 л осмоляльность мочи здорового человека составляет 600-800 мосмоль/кг Н20.

При патологических состояниях осмоляльность крови может как снижаться, так и повышаться.

Гипоосмоляльность характеризует снижение концентрации натрия в крови при передозировке диуретиков, избыточной продукции антидиуретического гормона, при хронической сердечной недостаточности, циррозе печени с асцитом, глюкокортикоидной недостаточности.

Гиперосмоляльностьсвязана с гипернатриемией и наблюдается при сахарном диабете, недостаточности калия, гиперкальциемии, при декомпенсированном сахарном диабете (гипергликемической коме), при гиперальдостеронизме, избыточном введении кор­тикостероидов, при хронической почечной недостаточности наблюдается увеличение концентрации мочевины (каждые 5 ммоль/л мочевины увеличивают осмоляльность крови на 5 мосмоль/кг Н20), параллельно происходит снижение концентрации натрия в крови, поэтому осмоляльность крови значительно не меняется.

Ранним признаком снижения функции почек является нарушение функции разведения и концентрирования мочи.

При максимальном водном диурезе ренальная дисфункция проявляется в неспособности почек снижать осмолярность мочи ниже 90 мосмоль/кг Н20 при норме снижения до 20-30 мосмоль/кг Н20.

При 18-24-часовом ограничении приема жидкости нарушается способность максимально концентрировать мочу – осмоляльность мочи менее 800 мосмоль/кг Н20.

Явление осмоса играет важную роль во многих химических и биологических системах. Благодаря осмосу регулируется поступление воды в клетки и межклеточные структуры.

Упругость клеток (тургор), обеспечивающая эластичность тканей и сохранение определенной формы органов, обусловлена осмотическим давлением.

Животные и растительные клетки имеют оболочки или поверхностный слой протоплазмы, обладающие свойствами полупроницаемых мембран. При помещении этих клеток в растворы с различной концентрацией наблюдается осмос.

Все биологические жидкости (лимфа, сыворотка и плазма крови) – растворы, поэтому они обладают коллигативными свойствами.

Осмотическое давление в биологических жидкостях зависит как от растворённых в них минеральных веществ, так и от ВМС (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов). Осмотическое давление крови человека постоянно и при 37°С составляет 7,4-7,8 атм.

(0,74-0,78 МПа). Учитывая это, в медицинской практике во избежание осмотических конфликтов широко используют различные изотонические растворы.

Изотонический раствор–раствор какого-либо вещества в воде, осмотическое давление которого равно осмотическому давлению крови. Например, 0,85% раствор NaCl, 5% раствор глюкозы. В изотонических растворах эритроциты не изменяют свою форму, т.к.

Росм изотонического раствора равно Росм эритроцита, поэтому потоки Н2О в эритроцит и из него уравновешены.

Изотонические растворы используют в качестве кровезаменителей при небольших потерях крови или для внутривенного введения растворённых в них лекарственных веществ.

Существуют и неизотонические растворы: гипотонические и гипертонические. Раствор, осмотическое давление которого ниже изотонического, называется гипотоническим. Раствор, осмотическое давление которого выше изотонического, называется гипертоническим.

Введение в организм значительных объёмов неизотонических растворов может привести к осмотическим конфликтам. Росм гипертонического раствора больше Росм эритроцитов.

В результате ток воды направлен из эритроцитов в окружающую среду (в сторону раствора с большей концентрацией).

Наступает обезвоживание эритроцитов и, как следствие, их сморщивание (плазмолиз).

Росм гипотонического раствора меньше Росм эритроцита. В результате ток воды направлен в эритроцит из окружающей среды (в сторону раствора с большей концентрацией). Наступает набухание эритроцита и, как следствие, его разрыв (гемолиз). Тем не менее, неизотонические растворы применяют в медицине.

Например:

1) при повышении внутриглазного давления (глаукоме) небольшое количество гипертонического раствора вводят внутривенно, чтобы «оттянуть» избыточное количество воды из передней камеры глаза и, тем самым, снизить внутриглазное давление;

2) повязки с гипертоническим раствором NaCl (10% водный раствор) используют для лечения гнойных ран – ток раневой жидкости направляется по марле наружу, что способствует постоянному очищению раны от гноя, микроорганизмов и продуктов распада;

3) гипертонические растворы MgSO4 и Na2SO4 используют в качестве слабительных средств, эти соли плохо всасываются в ЖКТ, что вызывает переход Н2О из слизистой в просвет кишечника; в результате, увеличивается объём кишечного содержимого, раздражаются рецепторы слизистой, усиливается перистальтика, и ускоряется эвакуация кишечного содержимого;

4) введение гипотонических растворов входят в программу лечения гиперосмолярной комы – тяжёлого осложнения сахарного диабета.

Часть осмотического давления, которое обусловлено только растворёнными белками, называется онкотическим давлением. Оно составляет примерно 0,5% от общего осмотического давления и равно 0,04 атм или 30-40 см водного столба.

Биологическое значение онкотического давлениясостоит в том, что оно поддерживает равновесие между кровью и внеклеточной жидкостью для постоянного обмена питательными веществами и конечными продуктами обмена.

Согласно гипотезе Старлинга, в крови, в артериальной и венозной частях капилляров, соотношение между гидростатическим давлением, обусловленным работой сердца (45 и 15 см водного столба соответственно), и онкотическим давлением (30 см водного столба) различно. Разница давлений одинакова и составляет 15 см водн. ст., но в артериальной области преобладает Ргидр, а в венозной области – Ронк.

Источник: https://cyberpedia.su/17x4a1e.html

Осмолярность, осмоляльность и тоничность – важные понятия в характеристике водно-солевого обмена

Осмоляльность и осмолярность биологических жидкостей

Осмос отражает движение молекул растворителя через мембрану в область с более высокой концентрацией раствора. Это движение можно замедлить, повышая давление на более концентрированный раствор. Величина такого давления – эффективное осмотическое давление. Уровень эффективного осмотического давления зависит в большей мере от количества, а не типа присутствующих частиц.

Количество осмотически активных молекул присутствующих в растворе выражается в осмолях. Один осмоль вещества равен его молекулярной массе в граммах (один моль) разделенному на количество свободных частиц, которые каждая молекула освобождает в растворе.

Так, например, при растворении 180 г глюкозы в1 литре воды образуется раствор с молярной концентрацией в1моль/л и осмолярностью в 1 осмоль/л. Хлорид натрия ионизируется в растворе и каждый ион представляет осмотически активную частицу.

При условии полной диссоциации на Na+ и Cl-, раствор, содержащий в 1 л 58,5 г NaCl имеет молярную концентрацию в 1 моль/л, а осмолярность в 2 осмоль/л.

В биологических жидкостях концентрация растворов гораздо меньше (ммоль/л), а диссоциация неполная. Следовательно, раствор NaCl содержащий 1 ммоль/л дает величину нескольку меньшую, чем 2 мосмоль/л.

Термин осмоляльность отражает количество осмоль на единицу общей массы растворителя и в отличии от осмолярности не зависит от объема различных растворенных в растворе веществ.

Смешение явно взаимонезаменяемых терминов осмолярность (измеряется в осмоль/л) и осмоляльность (измеряется в осмоль/кг) вызвано их арифметически одинаковыми значениями в биологических жидкостях: осмолярность плазмы составляет 280-310 мосмоль/л и осмоляльность плазмы – 280-310 мосмоль/кг.

Это объясняется ничтожно малым объемом растворенного вещества в биологических жидкостях и фактом, что большинство осмотически активных частиц растворено в воде имеющей плотность равную 1, то есть, осмоль/л = осмоль/кг. Поскольку количество осмолей в плазме определяется путем измерения депрессии точки замерзания, то более точным термином для использования в клинической практике является осмоляльность.

Катионы (в основном Na+) и анионы (Cl- и HCO3-) являются главными осмотически активными частицами в плазме. Меньшую роль играют глюкоза и мочевина. Осмолярность плазмы (Р осм) можно определить по формуле:

Р осм = 2 [Na+]+Глюкоза крови + Мочевина крови = 290 мосмоль/л

(ммоль/л) (ммоль/л) (ммоль/л)

Осмолярность является химическим термином и его не следует смешивать с физиологическим термином тоничность. Этот термин используется для сравнения эффективного осмотического давления раствора по сравнению с таковым в плазме.

Принципиальная разница между осмолярностью и тоничностью состоит в том, что омолярность зависит от всех растворенных частиц, в то время как тоничность определяется только частицами, которые не проходят через мембрану клетки.

Следовательно, тоничность выражает осмолярную активность растворенных веществ, расположенных во внеклеточном пространстве, то есть тех, которые создают осмотические силы, оказывающие влияние на распределение воды между внутри- и внеклеточной жидкостями.

Мочевина свободно переходит через мембрану и не воздействует на распределение воды между этими двумя жидкостными компартментами и не влияет на тоничность.

Веществами, которые воздействуют на осмолярность, но не влияют на тоничность, являются также этанол и метанол, поскольку они быстро распределяются по всей воде тела. Но маннитол и сорбитол плохо проходят через мембраны и появляясь во внеклеточном пространстве влияют и на осмолярность и на тоничность. Тоничность плазмы можно определить по формуле:

Тоничность плазмы = 2 [Na+] + Глюкоза крови = 285 мосмоль/л

(ммоль/л) (ммоль/л)

Вода неравномерно распределена в организме.

В организме различают 2 главных водных пространства:

– внутриклеточное пространство которое представляет сумму водного содержимого каждой клетки организма

– внеклеточное пространство, которое включает жидкость, находящуюся вне клеток.

Соответственно пространствам различают внутриклеточную и внеклеточную жидкость. Внеклеточная жидкость локализована внутри сосудов и межклеточном интерстициальном пространстве. Разделение на два главных пространства не является искусственным. Оно обосновано как морфологически, так и функционально.

Внутриклеточное пространство не является единым структурно-функциональным образованием в полном смысле этого слова. Внеклеточное же пространство, как среда существования для клеток и элемент межклеточного транспорта различных веществ представляет единую фазу во всех частях тела.

Стенка сосудов, которая разделяет внутрисосудистую и интерстициальную часть внеклеточной жидкости, образует барьер только для высокомолекулярных веществ (белки) и клеток, в то время как низкомолекулярные вещества и неорганические ионы примерно одинаково распределяются по всему внеклеточному пространству.

Доказательством служит одинаковый ионный состав плазмы крови и интерстициальной жидкости (табл.13-1 ).

Табл.13-1. Различия в электролитном составе вне и внутриклеточной жидкости( в ммоль/л)

Электролиты Плазма Крови Внеклеточная жидкость Внутриклеточная жидкость
Na+
K +
Ca ++ 2.5 2.5
Mg++
H+ 0.04 0.04 0.13
Cl-
HCO3-
фосфат
SO43- 0.5 0.5
органические кислоты
Белки 70 г/л

Источник: https://studopedia.ru/8_86781_osmolyarnost-osmolyalnost-i-tonichnost--vazhnie-ponyatiya-v-harakteristike-vodno-solevogo-obmena.html

Гипо-, гипер- и изотонические растворы

Осмоляльность и осмолярность биологических жидкостей

Гипертонический – раствор с большей концентрацией и большим осмотическим давлением по сравнению с другим раствором.

Гипотонический – раствор, имеющий меньшую концентрацию и меньшее значение осмотического давления.

Изотонические растворы – растворы с одинаковым осмотическим давлением.

Изотонический коэффициент

Изотонический коэффициент Вант-Гоффа (i) показывает во сколько раз коллигативные свойства раствора электролита больше, чем раствора неэлектролита при одинаковых условиях и концентрациях.

Понятие об изоосмии (электролитном гомеостазе)

Изоосмия – относительное постоянство осмотического давления в жидких средах и тканях организма, обусловленное поддержанием на данном уровне концентраций содержащихся в них веществ: белков, электролитов и т.д.

Осмоляльность и осмолярность биологических жидкостей и перфузионных растворов.

Осмоти́ческая концентра́ция — суммарная концентрация всех растворённых частиц.

Может выражаться как осмолярность (осмоль на литр раствора) и как осмоляльность (осмоль на кг растворителя).

Осмоль — единица осмотической концентрации, равная осмоляльности, получаемой при растворении в одном литре растворителя одного моля неэлектролита. Соответственно, раствор неэлектролита с концентрацией 1 моль/л имеет осмолярность 1 осмоль/литр.

Все одновалентные ионы (Na+, К+, Cl—) образуют в растворе число осмолей, равное числу молей и эквивалентов (электрических зарядов). Двухвалентные ионы образуют в растворе каждый по одному осмолю (и молю), но по два эквивалента.

Осмоляльность нормальной плазмы — величина достаточно постоянная и равна 285—295 мосмоль/кг. Из общей осмоляльности плазмы лишь 2 мосмол/кг обусловлены наличием растворенных в ней белков.

Таким образом, главными компонентами, обеспечивающими осмоляльность плазмы, являются Na+ и С1- (около 140 и 100 мосмоль/кг соответственно).

Постоянство осмотического давления внутриклеточной и внеклеточной 1 жидкости предполагает равенство молярных концентраций содержащихся в них электролитов, несмотря на различия в ионном составе внутри клетки и во внеклеточном пространстве. С 1976 г.

в соответствии с Международной системой (СИ) концентрацию веществ в растворе, в том числе осмотическую, принято выражать в миллимолях на 1 л (ммоль/л). Понятие «осмоляльность», или «осмотическая концентрация», эквивалентно понятию «моляльность», или «моляльная концентрация». По существу понятия «миллиосмоль» и «миллимоль» для биологических растворов близки, хотя и не идентичны.

Таблица 1. Нормальные значения осмоляльности биологических сред

Среда Осмоляльность, мосмоль на 1 кг воды
Плазма крови 285—295
Цереброспинальная жидкость 285—295
Желудочный сок 160—340
Слюна 110—210
Желчь 290—300
Моча 600—1200 (в зависимости от диеты и диуреза)

Росм крови = 7,7 атм

Основную задачу осморегуляции выполняют почки. Осмотиче­ское давление мочи в норме значительно выше, чем плазмы крови, что и обеспечивает активный транспорт из крови в почку. Осморегуляция осуществляется под контролем ферментативных систем.

Нарушение их деятельности приводит к патологическим процессам. При внутривенных инъекциях, чтобы избежать нарушения ос­мотического баланса, следует использовать изотонические раство­ры. Изотоничен по отношению к крови физиологический раствор, содержащий 0.9% хлористого натрия.

В хирургии явлением осмоса пользуются, применяя гипертонические марлевые повязки (марлю пропитывают 10%-ным раствором хлорида натрия). При этом рана очищается от гноя и носителей инфекции.

Гипертонические растворы вводят внутривенно при глаукоме, чтобы снизить внутриглазное давление из-за повышенного содержа­ния влаги в передней камере глаза.

Роль осмоса в биологических системах.

· Обуславливает тургор (упругость) клеток.

· Обеспечивает поступление воды в клетки и межклеточные структуры, эластичность тканей и сохранение определённой формы органов. Обеспечивает транспорт веществ.

· Осмотическое давление крови человека при 310 К – 7,7 атм, концентрация NaCl – 0,9%.

Плазмолиз и гемолиз

Плазмолиз – сжатие, сморщивание клетки в гипертоническом растворе.

Гемолиз – набухание и разрыв клетки в гипотоническом растворе.

Билет 14. Коллигативные свойства разбавленных растворов электролитов. Изотонический коэффициент.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Источник: https://megalektsii.ru/s4357t7.html

ЛечениеСосудов
Добавить комментарий