的等渗溶液是一种呈现溶质相对于溶液中的浓度相同或分离由半透屏障隔离。该屏障允许溶剂通过,但不允许所有溶质颗粒通过。
在生理学中,所述分离的溶液是指细胞内液,即细胞内部;其指的是细胞。而半透性屏障对应于由脂质双层形成的细胞膜,通过该脂质双层水分子可以被过滤到细胞外环境中。
细胞与等渗溶液的相互作用。资料来源:加布里埃尔·玻利瓦尔(GabrielBolívar)。
上图显示了等渗溶液的含义。水在细胞内外的“浓度”相同,因此其分子以相等的频率进入或离开细胞膜。因此,如果两个水分子进入细胞,它们中的两个将同时退出细胞外环境。
这种状态称为等渗性,仅在细胞内部和外部的水性介质包含相同数量的溶质颗粒时才会发生。因此,如果溶液的溶质浓度类似于液体或细胞内介质的浓度,则溶液将是等渗的。例如,0.9%的盐水是等渗的。
等渗溶液的组成
对于等渗溶液,必须首先确保在溶液或溶剂介质中发生渗透,而不是溶质扩散。这仅在存在半渗透性阻挡层的情况下才可行,该阻挡层允许溶剂分子通过而不是溶质分子(特别是带电的溶质离子)通过。
因此,溶质将无法从更浓的区域扩散到更稀的区域。取而代之的是,水分子将从一侧移到另一侧,穿过半透屏障,并发生渗透。在水和生物系统中,这种屏障是细胞膜的卓越表现。
具有半渗透性屏障和溶剂介质,溶解在两种介质中的离子或盐的存在也是必要的:内部(屏障内部)和外部(屏障外部)。
如果这些离子的浓度在两侧相同,则不会有过多或不足的水分子来使它们溶解。即,自由水分子的数量相同,因此,它们将不穿过半渗透性屏障到达任一侧以平衡离子浓度。
制备
-条件和方程
尽管可以用任何溶剂制备等渗溶液,但由于水是细胞的介质,因此这是首选方法。通过准确了解人体特定器官或血液中盐的浓度,可以估算在给定体积中应溶解多少盐。
在脊椎动物中,公认的是,血浆中溶质的平均浓度约为300 mOsm / L(毫摩尔浓度),可以解释为接近300 mmol / L。即,它是非常稀的浓度。要估算毫摩尔浓度,必须使用以下公式:
渗透压= m v g
出于实际目的,假设渗透系数g的值为1。因此,现在的等式如下所示:
渗透压= mv
其中,m是溶质的摩尔浓度,v是所述溶质在水中解离的颗粒数。然后,我们将该值乘以1,000,以获得特定溶质的毫摩尔浓度。
如果溶质不止一种,则溶液的总毫摩尔浓度将为每种溶质的毫摩尔浓度之和。关于细胞内部的溶质越多,所制备溶液的等渗性越低。
-准备示例
假设您要从葡萄糖和磷酸二氢钠制备一升等渗溶液。您应该称重多少葡萄糖?假设将使用 15克NaH 2 PO 4。
第一步
我们必须首先通过计算其摩尔浓度来确定NaH 2 PO 4的渗透压。为此,我们使用其摩尔质量或分子量120 g / mol。由于要求我们提供一升溶液,因此我们确定摩尔数,我们将直接获得摩尔数:
摩尔(NaH 2 PO 4)= 15克÷120克/摩尔
= 0.125摩尔
M(NaH 2 PO 4)= 0.125 mol / L
但是,当将NaH 2 PO 4溶解在水中时,它释放中的Na +阳离子和H 2 PO 4 -阴离子,所以V具有渗透压方程中的值2。然后,我们继续计算NaH 2 PO 4:
渗透压= mv
= 0.125摩尔/升2
= 0.25渗透压/升
然后乘以1,000,我们得到NaH 2 PO 4的摩尔渗透压浓度:
0.25 Osm / L 1,000 = 250 mOsm / L
第二步
由于溶液的总摩尔摩尔浓度必须等于300 mOsm / L,因此我们减去以找出葡萄糖应为:
mOsm / L(葡萄糖)= mOsm / L(总)-mOsm / L(NaH 2 PO 4)
= 300 mOsm / L-250 mOsm / L
= 50毫欧/平方米
由于葡萄糖不会解离,因此v等于1并且其渗透压等于其摩尔浓度:
M(葡萄糖)= 50 mOsm / L÷1,000
= 0.05摩尔/升
作为葡萄糖的摩尔数180克/摩尔,我们最终确定必须溶解多少克才能将其溶于等升的等渗溶液中:
质量(葡萄糖)= 0.05摩尔180克/摩尔
= 9克
因此,通过将15克NaH 2 PO 4和9克葡萄糖溶解在一升水中来制备这种等渗NaH 2 PO 4 /葡萄糖溶液。
等渗溶液的例子
等渗溶液或液体不会引起体内离子浓度的任何梯度或变化,因此它们的作用主要集中在为出血或脱水的患者补充水分方面。
生理盐水
这些溶液之一是生理盐水,NaCl浓度为0.9%。
乳酸林格氏液
用于相同目的的其他等渗溶液是乳酸林格氏液(由于其缓冲液或缓冲液成分而降低了酸度),以及索伦森的磷酸盐溶液(由磷酸盐和氯化钠组成)。
非水系统
等渗性也可以应用于非水体系,例如那些溶剂为醇的体系;只要存在有利于醇分子渗透并保留溶质颗粒的半渗透性屏障即可。
参考文献
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