Soluzione ipertonica: caratteristiche, come prepararlo ed esempi
La soluzione ipertonica è quella in cui la pressione osmotica è più elevata nelle vicinanze della cellula. Per livellare questa differenza, l'acqua scorre dall'interno verso l'esterno, causandone il restringimento. Nell'immagine inferiore lo stato dei globuli rossi può essere osservato in concentrazioni di diverse tonicità.
In queste cellule viene evidenziato il flusso dell'acqua con le frecce, ma qual è la tonicità? E inoltre, qual è la pressione osmotica? Esistono diverse definizioni della tonicità di una soluzione. Ad esempio, può essere definito come l'osmolalità di una soluzione rispetto al plasma.
Può anche riferirsi alla concentrazione di soluti disciolti in una soluzione, separati dal suo ambiente da una membrana che guida la direzione e l'estensione della diffusione dell'acqua attraverso di essa.
Allo stesso modo, può essere vista come l'abilità di una soluzione extracellulare di spostare l'acqua in una cellula o al suo esterno.
Una nozione finale può essere la misurazione della pressione osmotica che si oppone al flusso dell'acqua attraverso una membrana semipermeabile. Tuttavia, la definizione più comunemente utilizzata di tonicità è quella che la indica come osmolalità del plasma, con un valore di 290 mOsm / L di acqua.
Il valore di osmolalità del plasma si ottiene misurando la diminuzione nel punto crioscopico (proprietà colligativa).
Proprietà collative
La pressione osmotica è una delle proprietà colligative. Questi sono quelli che dipendono dal numero di particelle e non dalla loro natura, sia nella soluzione che nella natura del solvente.
Quindi, non importa per queste proprietà se la particella è un atomo di Na o K o una molecola di glucosio; l'importante è il loro numero.
Le proprietà colligative sono: la pressione osmotica, la diminuzione del punto crioscopico o di congelamento, la diminuzione della tensione di vapore e l'aumento del punto di ebollizione.
Per analizzare o lavorare con queste proprietà delle soluzioni, è necessario utilizzare un'espressione della concentrazione delle soluzioni diversa da quelle solitamente espresse.
Espressioni di concentrazioni come molarità, molalità e normalità sono identificate con un particolare soluto. Ad esempio, si dice che una soluzione è 0, 3 molare in NaCl, o 15 mEq / L Na +, ecc.
Tuttavia, quando si esprime la concentrazione in osmoli / L o in osmoli / L di H 2 O, non vi è identificazione di un soluto ma il numero di particelle in soluzione.
Calcolo dell'osmolarità e dell'osmolalità
Per il plasma si usa preferibilmente l'osmolalità espressa in mOsm / L di acqua, mOsm / kg di acqua, Osm / L di acqua o Osm / kg di acqua.
La ragione di ciò è l'esistenza nel plasma delle proteine che occupano una percentuale importante del volume plasmatico - circa il 7% -, motivo per cui il resto dei soluti si scioglie in un volume più piccolo di un litro.
Nel caso di soluzioni di soluti di basso peso molecolare, il volume occupato da questi è relativamente basso e l'osmolalità e l'osmolarità possono essere calcolate nello stesso modo senza fare un errore grave.
Osmolarità (soluzione mOsm / L) = molarità (mmol / L) ∙ v ∙ g
Osmolalità (mOsm / L di H 2 O) = molalità (mmol / L di H 2 O) ∙ v ∙ g
v = numero di particelle in cui un composto è dissociato in soluzione, ad esempio: NaCl si dissocia in due particelle: Na + e Cl-, quindi v = 2.
CaCl 2 in soluzione acquosa si dissocia in tre particelle: Ca2 + e 2 Cl-, quindi v = 3. FeCl 3 in soluzione si dissocia in quattro particelle: Fe3 + e 3 Cl-.
I legami che si dissociano sono i legami ionici. Quindi, dei composti che presentano nella loro struttura solo i legami covalenti non si dissociano, ad esempio: glucosio, saccarosio, urea, tra gli altri. In questo caso, v = 1.
Coefficiente osmotico
Il fattore di correzione "g" è il cosiddetto coefficiente osmotico creato per correggere l'interazione elettrostatica tra le particelle cariche elettricamente in soluzione acquosa. Il valore di "g" varia da 0 a 1. I composti con legami non dissociabili - cioè, covalenti - hanno un valore di "g" di 1.
Gli elettroliti in soluzioni altamente diluite hanno un valore "g" vicino a 1. Al contrario, all'aumentare della concentrazione di una soluzione elettrolitica, il valore di "g" diminuisce e si dice che si avvicina a zero.
Quando la concentrazione di un composto elettrolitico aumenta, il numero di particelle caricate elettricamente in soluzione aumenta allo stesso modo, quindi aumenta la possibilità di interazione tra particelle caricate positivamente e particelle caricate negativamente.
Ciò ha come conseguenza che il numero di particelle reali diminuisce rispetto al numero di particelle teoriche, quindi c'è una correzione al valore di osmolalità o osmolalità. Questo è fatto dal coefficiente osmotico "g".
Caratteristiche di una soluzione ipertonica
L'osmolalità della soluzione ipertonica è superiore a 290 mOsm / L di acqua. Se entra in contatto con il plasma attraverso una membrana semipermeabile, l'acqua fluirà dal plasma alla soluzione ipertonica fino a raggiungere un equilibrio osmotico tra entrambe le soluzioni.
In questo caso, il plasma ha una maggiore concentrazione di particelle d'acqua rispetto alla soluzione ipertonica. Nella diffusione passiva le particelle tendono a diffondersi dai siti dove la loro concentrazione è maggiore nei punti in cui è più bassa. Per questo motivo, l'acqua scorre dal plasma alla soluzione ipertonica.
Se gli eritrociti sono posti nella soluzione ipertonica, l'acqua fluirà dagli eritrociti alla soluzione extracellulare, producendo il suo restringimento o la sua crenatura.
Pertanto, il compartimento intracellulare e il compartimento extracellulare hanno la stessa osmolalità (290 mOsm / L di acqua), poiché esiste un equilibrio osmotico tra i compartimenti corporei.
Come preparare una soluzione ipertonica?
Se l'osmolalità del plasma è di 290 mOsm / L di H 2 O, una soluzione ipertonica ha un'osmolalità superiore a tale valore. Pertanto, abbiamo un numero infinito di soluzioni ipertoniche.
Esempi
Esempio 1
Se si desidera preparare una soluzione di CaCl 2 con un'osmolalità di 400 mOsm / L di H 2 O: trovare il g / L di H 2 O di CaCl 2 richiesto.
dati
- Peso molecolare di CaCl 2 = 111 g / mol
- Osmolalità = molalità ∙ v ∙ g
- molalità = osmolalità / v ∙ g
In questo caso CaCl 2 è disciolto in tre particelle, quindi v = 3. Si assume che il valore del coefficiente osmotico sia 1, se non ci sono tabelle di g per il composto.
molalità = (400 mOsm / L di H 2 O / 3) ∙ 1
= 133, 3 mmol / L di H 2 O
= 0, 133 mol / L di H 2 O
g / L di H 2 O = mol / L di H 2 O ∙ g / mol (peso molecolare)
= 0, 133 mol / L H 2 O ∙ 111 g / mol
= 14, 76 g / L di H 2 O
Per preparare una soluzione di CaCl 2 di un'osmolalità di 400 mOsm / L di H 2 O (ipertonica), pesare 14, 76 g di CaCl 2, quindi aggiungere un litro di acqua.
Questa procedura può essere seguita per preparare qualsiasi soluzione ipertonica dell'osmolalità desiderata, a condizione che si assuma un valore di 1 per il coefficiente osmotico "g".
Esempio 2
Preparare una soluzione di glucosio con un'osmolalità di 350 mOsm / L di H 2 O.
dati
- Peso molecolare del glucosio 180 g / mol
- v = 1
- g = 1
Il glucosio non si dissocia perché ha legami covalenti, quindi v = 1. Poiché il glucosio non si dissocia in particelle cariche elettricamente, non può esserci interazione elettrostatica, quindi g è uguale a 1.
Quindi, per i composti non dissociabili (come nel caso del glucosio, del saccarosio, dell'urea, ecc.) L'osmolalità è uguale alla molalità.
molalità della soluzione = 350 mmol / L di H 2 O
molalità = 0, 35 mol / L di H 2 O.
g / L di H 2 O = molalità ∙ peso molecolare
= 0, 35 mol / L di H 2 O ∙ 180 g / mol
= 63 g / L di H 2 O
