Осмотическая концентрация

Осмотическая концентрация, ранее известная как осмолярность, является мерой растворенного вещества концентрация, определяемая как количество осмолей (Osm) растворенного вещества на литр (л) раствора (осмоль / л или Osm / л). Осмолярность раствора обычно выражается как Osm / L (произносится как «осмолярный»), точно так же, как молярность раствора выражается как «M» (произносится « моляр "). В то время как молярность измеряет количество моль растворенного вещества на единицу объема раствора, осмолярность измеряет количество осмолей частиц растворенного вещества на единицу объема раствора. Это значение позволяет измерять осмотическое давление раствора и определять, как растворитель будет диффундировать через полупроницаемую мембрану (осмос ), разделяющую два раствора разная осмотическая концентрация.

• 1 Единица
• 2 Типы растворенных веществ
• 3 Определение
• 4 Осмолярность в зависимости от тоничности
• 5 Зависимость осмолярности плазмы от осмоляльности
• 6 См. Также
• 7 Ссылки
• 8 Внешние ссылки

Единицей осмотической концентрации является осмоль . Это единица измерения, отличная от СИ, которая определяет количество молей растворенного вещества, которые вносят вклад в осмотическое давление раствора. миллиосмоль (мОсм ) составляет 1/1000 осмоля. микроосмоль (мкОсм ) (также обозначаемый как микроосмоль ) составляет 1/1000000 осмоля.

Осмолярность отличается от молярности, потому что она измеряет осмоли частиц растворенного вещества, а не моль растворенного вещества. Различие возникает из-за того, что некоторые соединения могут диссоциировать в растворе, тогда как другие - нет.

Ионные соединения, такие как соли, могут диссоциировать в растворе на составляющие ионов, поэтому нет однозначного отношения между молярностью и осмолярностью раствора. Например, хлорид натрия (NaCl) диссоциирует на ионы Na и Cl. Таким образом, на каждый 1 моль NaCl в растворе приходится 2 осмоля растворенных частиц (т.е. раствор NaCl с концентрацией 1 моль / л представляет собой раствор NaCl с концентрацией 2 осмоль / л). Ионы натрия и хлорида влияют на осмотическое давление раствора.

Другим примером является хлорид магния (MgCl 2), который диссоциирует на ионы Mg и 2Cl. На каждый 1 моль MgCl 2 в растворе приходится 3 осмоля растворенных частиц.

Неионные соединения не диссоциируют и образуют только 1 осмоль растворенного вещества на 1 моль растворенного вещества. Например, раствор глюкозы с концентрацией 1 моль / л равен 1 осмоль / л.

Множественные соединения могут влиять на осмолярность раствора. Например, раствор 3 Osm может состоять из: 3 моль глюкозы, или 1,5 моль NaCl, или 1 моль глюкозы + 1 моль NaCl, или 2 моль глюкозы + 0,5 моль NaCl, или любой другой такой комбинации.

Осмолярность раствора, выраженная в осмолях на литр (осмоль / л), рассчитывается по следующему выражению:

$осмолярность\; =\; \sum \; i\; \phi \; ini\; C\; i\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; mathrm\; \{osmolarity\}\; =\; \backslash \; sum\; \_\; \{i\}\; \backslash \; varphi\; \_\; \{i\}\; \backslash ,\; n\_\; \{i\}\; C\_\; \{i\}\}$

где

• φ - осмотический коэффициент, который учитывает степень не- идеальность решения. В простейшем случае это степень диссоциации растворенного вещества. Тогда φ находится между 0 и 1, где 1 означает 100% диссоциацию. Однако φ также может быть больше 1 (например, для сахарозы). Для солей электростатические эффекты приводят к тому, что φ становится меньше 1, даже если происходит 100% диссоциация (см. уравнение Дебая – Хюккеля );
• n - количество частиц (например, ионов), на которые диссоциирует молекула. ​​Например: глюкоза имеет n = 1, в то время как NaCl имеет n = 2;
• C - молярная концентрация растворенного вещества;
• индекс i представляет собой идентичность конкретного растворенного вещества.

Осмолярность можно измерить с помощью осмометра, который измеряет коллигативные свойства, такие как депрессия точки замерзания, давление пара или Повышение температуры кипения.

Осмолярность и тоничность - взаимосвязанные, но разные понятия. Таким образом, термины, оканчивающиеся на -осмотический (изосмотический, гиперосмотический, гипосмотический) не являются синонимами терминов, оканчивающихся на -тонический (изотонический, гипертонический, гипотонический). Эти термины связаны между собой тем, что они оба сравнивают концентрации растворенных веществ в двух растворах, разделенных мембраной. Эти термины разные, потому что osm Полярность учитывает общую концентрацию проникающих растворенных веществ и непроникающих растворенных веществ, тогда как тоничность учитывает только общую концентрацию не свободно проникающих растворенных веществ.

Проникающие растворенные вещества могут диффундировать через клеточную мембрану, вызывая мгновенные изменения в объеме клетки, поскольку растворенные вещества «тянут» за собой молекулы воды. Непроникающие растворенные вещества не могут проникать через клеточную мембрану; следовательно, движение воды через клеточную мембрану (т.е. осмос ) должно происходить, чтобы растворы достигли равновесия.

. Раствор может быть как гиперосмотическим, так и изотоническим. Например, внутриклеточная жидкость и внеклеточная жидкость могут быть гиперосмотическими, но изотоническими - если общая концентрация растворенных веществ в одном отделении отличается от такового в другом, но один из ионов может пересекать мембрану (другими словами, проникающее растворенное вещество), увлекая воду, таким образом, не вызывая чистого изменения объема раствора.

Осмолярность плазмы можно рассчитать из осмоляльности плазмы с помощью следующего уравнения:

Осмола r ity = осмола l ity * (ρ sol - c a)

, где:

• ρsol - плотность раствора в г / мл, что составляет 1,025 г / мл для плазмы крови.
• ca- это (безводная ) концентрация растворенного вещества в г / мл - не путать с плотностью высушенного плазма

Согласно IUPAC, осмоляльность - это отношение отрицательного натурального логарифма рациональной активности воды к молярной массе воды, тогда как осмолярность - это произведение осмоляльности и массовой плотности воды (также известной как осмотическая концентрация

Проще говоря, осмоляльность - это выражение осмотической концентрации растворенного вещества на массу растворителя, тогда как осмолярность - на объем раствора (таким образом, преобразование путем умножения на массовую плотность растворителя в растворе (кг растворителя / литр раствора).

$осмоляльность\; =\; \sum \; i\; \phi \; в\; imi\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; text\; \{osmolality\}\}\; =\; \backslash \; sum\; \_\; \{i\}\; \backslash \; varphi\; \_\; \{i\}\; \backslash ,\; n\_\; \{i\}\; m\_\; \{i\}\}$

где m i - молярность компонента i.

Осмолярность / осмолярность плазмы важна для поддержания правильного электролитического баланса в кровотоке. Неправильный баланс может привести к обезвоживанию, алкалозу, ацидозу или другим опасным для жизни изменениям. Антидиуретический гормон (вазопрессин) частично отвечает за этот процесс, контролируя количество воды, удерживаемой организмом из почек при фильтрации кровотока.

• Молярность
• Моляльность
• Осмоляльность плазмы
• Тоничность
• фактор Вант-Гоффа

• D. J. Taylor, NPO Green, GW Stout Biological Science

• Информация об осмотической концентрации из Золотой книги IUPAC
• Онлайн-калькулятор осмолярности / осмоляльности сыворотки