محلول مفرط التوتر: خصائص ، كيفية تحضيره وأمثلة
المحلول مفرط التوتر هو الحل الذي يكون فيه الضغط الأسموزي أعلى في محيط الخلية. لتسوية هذا الاختلاف ، يتدفق الماء من الداخل إلى الخارج ، مما يسبب انكماشه. في الصورة السفلى ، يمكن ملاحظة حالة الخلايا الحمراء بتركيزات مختلفة.
في هذه الخلايا ، يتم تسليط الضوء على تدفق المياه مع الأسهم ، ولكن ما هو tonicity؟ وأيضا ، ما هو الضغط الاسموزي؟ هناك العديد من التعاريف لمصطلح الحل. على سبيل المثال ، يمكن أن يطلق عليه اسمية من محلول مقارنة بالبلازما.
يمكن أن يشير أيضًا إلى تركيز المذاب المذاب في محلول ، مفصولًا عن بيئته بواسطة غشاء يرشد اتجاه ومدى انتشار الماء من خلاله.
وبالمثل ، يمكن اعتباره قدرة محلول خارج الخلية على نقل الماء إلى خلية أو إلى خارجها.
يمكن أن تتمثل الفكرة الأخيرة في قياس الضغط الاسموزي الذي يعارض تدفق الماء عبر غشاء نصف نافذ. ومع ذلك ، فإن التعريف الأكثر شيوعًا للسمنة هو التعريف الذي يشير إلى أنه الأسمولية البلازمية ، بقيمة 290 mOsm / L من الماء.
يتم الحصول على قيمة الأسمولية البلازما عن طريق قياس النقص في نقطة التجميد (خاصية تلازمية).
خصائص Collative
الضغط الاسموزي هو واحد من الخصائص التجريبية. هذه هي تلك التي تعتمد على عدد الجسيمات وليس على طبيعتها ، سواء في الحل أو في طبيعة المذيب.
لذلك ، لا يهم هذه الخصائص إذا كان الجسيم عبارة عن ذرة من Na أو K ، أو جزيء من الجلوكوز ؛ الشيء المهم هو عددهم.
الخواص المتلازمة هي: الضغط الأسموزي ، انخفاض نقطة التجميد أو التجمد ، انخفاض ضغط البخار وزيادة نقطة الغليان.
لتحليل أو استخدام هذه الخصائص للحلول ، من الضروري استخدام تعبير عن تركيز الحلول بخلاف تلك المعبر عنها عادة.
يتم التعبير عن تعبيرات التركيزات مثل المولية ، البشاعة والحياة الطبيعية بمذاب معين. على سبيل المثال ، يقال إن المحلول هو 0.3 مولار في NaCl ، أو 15 mEq / L Na + ، إلخ.
ومع ذلك ، عند التعبير عن التركيز في osmoles / L أو في osmoles / L من H 2 O ، لا يوجد تحديد للذاب ولكن عدد الجسيمات في المحلول.
حساب الأسمولية والأسمولية
بالنسبة للبلازما ، يفضل استخدام الأسمولية المحسوبة بالمللي مول / لتر من الماء ، mOsm / kg من الماء ، Osm / L من الماء أو Osm / kg من الماء.
والسبب في ذلك هو وجود البروتينات في البلازما التي تشغل نسبة مهمة من حجم البلازما - حوالي 7 ٪ - السبب في إذابة بقية المواد المذابة في حجم أصغر من اللتر.
في حالة حلول المحاليل ذات الوزن الجزيئي المنخفض ، يكون الحجم الذي تحتله هذه العناصر منخفضًا نسبيًا ، ويمكن حساب الأسمولية والأسمولية بالطريقة نفسها دون حدوث خطأ كبير.
الأسمولية (محلول mOsm / L) = molarity (ملمول / لتر) ∙ v ∙ g
الأسمولية (mOsm / L من H 2 O) = molality (mmol / L من H 2 O) ∙ v ∙ g
v = عدد الجسيمات التي يتم فيها فصل المركب في محلول ، على سبيل المثال: ينحل NaCl إلى جزيئين: Na + و Cl- ، لذلك v = 2.
ينحل CaCl 2 في المحلول المائي إلى ثلاثة جسيمات: Ca2 + و 2 Cl- ، لذلك v = 3. ينقسم FeCl 3 في المحلول إلى أربعة جسيمات: Fe3 + و 3 Cl-.
الروابط التي تنفصل هي الروابط الأيونية. ثم ، من المركبات الموجودة في بنيتها ، لا تنفصل الروابط التساهمية فقط ، على سبيل المثال: الجلوكوز والسكروز واليوريا وغيرها. في هذه الحالة ، ت = 1.
معامل التناضح
عامل التصحيح "g" هو ما يسمى بالمعامل الاسموزي الذي تم إنشاؤه لتصحيح التفاعل الكهروستاتيكي بين الجزيئات المشحونة كهربائياً في المحلول المائي. تتراوح قيمة "g" من 0 إلى 1. المركبات ذات السندات غير القابلة للانفصال - أي التساهمية - لها قيمة "g" من 1.
يكون للكهارل في المحاليل المخففة للغاية قيمة "g" قريبة من 1. على العكس ، كلما زاد تركيز المحلول الكهربائي ، تنخفض قيمة "g" ويقال إنها تقترب من الصفر.
عندما يزداد تركيز المركب الإلكتروليتي ، يزداد عدد الجزيئات المشحونة كهربائياً في المحلول بالطريقة نفسها ، وبالتالي تزداد إمكانية التفاعل بين الجسيمات المشحونة إيجابًا والجزيئات المشحونة سالبًا.
هذا نتيجة أن عدد الجسيمات الحقيقية يتناقص مقارنة بعدد الجسيمات النظرية ، لذلك هناك تصحيح لقيمة الأسمولية أو الأسمولية. يتم ذلك بمعامل التناضح "g".
خصائص محلول مفرط التوتر
الأسمولية في محلول مفرط التوتر أكبر من 290 mOsm / L من الماء. إذا ملامس البلازما من خلال غشاء نصف نافذ ، فإن الماء سوف يتدفق من البلازما إلى المحلول مفرط التوتر حتى يتم التوصل إلى توازن تناضحى بين كلا المحاليل.
في هذه الحالة ، يحتوي البلازما على تركيز جزيئات الماء أعلى من المحلول المفرط التوتر. في الانتشار السلبي ، تميل الجسيمات إلى الانتشار من المواقع التي يكون تركيزها أكبر في الأماكن التي تكون فيها أقل. لهذا السبب ، يتدفق الماء من البلازما إلى محلول مفرط التوتر.
إذا تم وضع كريات الدم الحمراء في محلول مفرط التوتر ، فسوف يتدفق الماء من كريات الدم الحمراء إلى المحلول خارج الخلية ، مما يؤدي إلى انكماشه أو تكثيفه.
وبالتالي ، فإن المقصورة داخل الخلايا والمقصورة خارج الخلية لها نفس الأسمولية (290 mOsm / L من الماء) ، حيث يوجد توازن تناضحي بين مقصورات الجسم.
كيفية إعداد حل مفرط التوتر؟
إذا كانت الأسمولية في البلازما 290 mOsm / L من H 2 O ، فإن محلول مفرط التوتر يحتوي على osmolality أكبر من تلك القيمة. لذلك ، لدينا عدد لا حصر له من حلول مفرط التوتر.
أمثلة
مثال 1
إذا كنت ترغب في تحضير محلول CaCl 2 مع الأسمولية 400 mOsm / L من H 2 O: ابحث عن g / L لـ H 2 O من CaCl 2 المطلوبة.
معطيات
- الوزن الجزيئي لـ CaCl 2 = 111 جم / مول
- الأسمولية = molality ∙ v ∙ g
- molality = الأسمولية / v ∙ g
في هذه الحالة ، يتم إذابة CaCl 2 في ثلاث جسيمات ، لذلك v = 3. يفترض أن تكون قيمة المعامل الاسموزي 1 ، إذا لم تكن هناك جداول g للمركب.
molality = (400 mOsm / L من H 2 O / 3) ∙ 1
= 133.3 مليمول / لتر من H 2 O
= 0.133 مول / لتر من H 2 O
جم / لتر من H 2 O = مول / لتر من H 2 O ∙ جم / مول (الوزن الجزيئي)
= 0.133 مول / لتر H 2 O ∙ 111 جم / مول
= 14.76 جم / لتر من H 2 O
لإعداد محلول CaCl 2 من الأسمولية 400 mOsm / L من H 2 O (مفرط التوتر) ، يتم وزن 14.76 جم من CaCl 2 ، ثم يضاف لتر واحد من الماء.
يمكن اتباع هذا الإجراء لإعداد أي محلول مفرط التوتر من الأسمولية المرغوبة ، شريطة أن يتم افتراض قيمة 1 للمعامل الاسموزي "g".
مثال 2
تحضير محلول الجلوكوز مع الأسمولية من 350 mOsm / L من H 2 O.
معطيات
- الوزن الجزيئي للجلوكوز 180 جم / مول
- ت = 1
- ز = 1
لا ينفصل الجلوكوز لأنه يحتوي على روابط تساهمية ، لذا v = 1. نظرًا لأن الجلوكوز لا ينفصل إلى جزيئات مشحونة كهربائيًا ، فلا يمكن أن يكون هناك تفاعل كهروستاتي ، لذلك g تساوي 1.
ثم ، بالنسبة للمركبات غير القابلة للفصل (مثل حالة الجلوكوز والسكروز واليوريا ، إلخ) ، فإن الأسمولية تساوي molality.
محلول المحلول = 350 مليمول / لتر من H 2 O
مولية = 0.35 مول / لتر من H 2 O.
g / L من H 2 O = molality weight الوزن الجزيئي
= 0.35 مول / لتر من H 2 O ∙ 180 جم / مول
= 63 جم / لتر من H 2 O
