ROZTWÓR HIPERTONICZNY: SKŁADNIKI, PREPARATY, PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Roztworem hipertonicznym jest, że po umieszczeniu w kontakcie z innymi w roztworze, oddzielone przez membranę przepuszczalną dla wody, ale nieprzepuszczalną dla substancji rozpuszczonych,, przepływ netto wody następuje w tym kierunku, aż do osiągnięcia równego osmolarność (stężenie) uzyskuje się w dwóch komorach.

Bardzo reprezentatywnym przykładem jest umieszczenie czerwonych krwinek w roztworze uważanym za hipertoniczny. Osmolarność erytrocytów, podobnie jak wszystkich pozakomórkowych i wewnątrzkomórkowych płynów ustrojowych, wynosi około 300 mOsm / l.

Interakcja komórki z roztworem hipertonicznym. Źródło: Gabriel Bolívar.

Dlatego osmolarność hipertonicznego roztworu musi być większa niż 300 mOsm / l. W tej sytuacji następuje przepływ wody z wnętrza erytrocytów do otaczającego roztworu. To samo zachowanie można zobaczyć w komórkach dowolnego typu i jest ogólnie przedstawione na powyższym obrazku.

Na zewnątrz komórki znajduje się większa ilość rozpuszczonej substancji rozpuszczonej (żółte kółka), więc cząsteczki są zajęte ich nawilżaniem; to znaczy, że jest mniej „wolnych” cząsteczek wody. Komórka oddaje wodę do otoczenia, zmniejszając jej objętość i marszcząc się jak rodzynka. W związku z tym woda w komórce jest bardziej „stężona” niż w środowisku pozakomórkowym.

Składniki roztworów hipertonicznych

Roztwór hipertoniczny składa się z rozpuszczalnika, zwykle wody, i substancji rozpuszczonych, które mogą być czystymi solami lub cukrami lub ich mieszaniną. Zwykłym sposobem wyrażania stężenia roztworu jako funkcji liczby cząstek, a nie tak dużej ilości ich indywidualnych stężeń, jest osmolarność.

Musi też istnieć przedział oddzielony półprzepuszczalną barierą, którą w przypadku komórek jest dwuwarstwowa membrana lipidowa. Cząsteczki wody, podobnie jak inne cząsteczki neutralne, przedostają się przez błonę komórkową, ale to samo nie dzieje się z jonami.

Wodny ośrodek otaczający komórkę musi być bardziej skoncentrowany w substancji rozpuszczonej, a tym samym bardziej „rozcieńczony” w wodzie. Dzieje się tak, ponieważ cząsteczki wody otaczają cząsteczki substancji rozpuszczonej, a kilka z nich swobodnie dyfunduje w środku.

Ta zmiana wolnej wody wewnątrz i na zewnątrz komórki powoduje gradient, w którym generowana jest osmoza, to znaczy zmiana stężeń spowodowana przemieszczeniem rozpuszczalnika przez barierę, bez dyfuzji substancji rozpuszczonej.

Przygotowanie

Roztwór hipertoniczny przygotowuje się tak samo jak wszystkie roztwory: składniki roztworu waży się i doprowadza do określonej objętości, rozpuszczając je w wodzie. Aby jednak wiedzieć, czy roztwór jest hipertoniczny w stosunku do komórek, należy najpierw obliczyć jego osmolarność i sprawdzić, czy jest większy niż 300 mOsm / l:

Osmolarność = m v g

Gdzie m jest molarnością substancji rozpuszczonej, v liczbą cząstek, na które dysocjuje związek, a g współczynnikiem osmotycznym. Ten ostatni jest czynnikiem korygującym oddziaływanie elektrycznie naładowanych cząstek (jonów) i jego wartość wynosi 1 dla rozcieńczonych roztworów i dla substancji, które nie dysocjują; jak glukoza.

Całkowitą osmolarność roztworu oblicza się przez dodanie osmolarności zapewnianej przez każdy ze związków obecnych w roztworze.

- Przykład

Określić osmolarność roztworu zawierającego 5% glukozy (masa cząsteczkowa = 180 g / mol) i 0,9% chlorek sodu (masa cząsteczkowa = 58,5 g / mol) i stwierdzić, czy roztwór jest hipertoniczny, czy nie.

Pierwszy krok

Najpierw musisz obliczyć molarność glukozy. Stężenie glukozy wynosi 5 g / 100 ml i jest wyrażone w jednostkach g / l:

(5 g ÷ 100 ml) 1000 ml

Stężenie glukozy = 50 g / l

Molarność glukozy (mole / l) = (50 g / l) ÷ (180 g / mol)

= 0,277 mola / l

Osmolarność zapewniana przez glukozę = molarność · liczba cząstek, w których dysocjuje · współczynnik osmotyczny (g).

W takim przypadku wartość współczynnika osmotycznego jest równa 1 i można ją przerwać. Glukoza ma w swojej strukturze tylko wiązania kowalencyjne, które nie dysocjują w roztworze wodnym, a zatem v jest równe 1. Zatem osmolarność glukozy jest równa jej molarności.

Osmolarność zapewniana przez glukozę = 0,277 osm / l

= 277 mOsm / l

Drugi krok

Obliczamy molarność i osmolarność drugiej substancji rozpuszczonej, którą jest NaCl. Wyrażamy również jego stężenie wg / l:

Wyrażone wg / l = (0,9 g ÷ 100 ml) 1000 ml

= 9 g NaCl / l

Molarność (mole / l) = (9 g / l) ÷ (58,5 g / mol)

= 0,153 mola / l

I obliczamy jego osmolarność:

Osmolarność = molarność 2 1

Chlorek sodu dysocjuje na dwie cząsteczki: Na ⁺ i Cl ^- . Z tego powodu v ma wartość 2.

Osmolarność = 0,153 mol / l · 2 · 1

Osmolarność = 0,306 osm / l

= 306 mOsm / l

Trzeci krok

Na koniec obliczamy osmolarność roztworu i decydujemy, czy jest hipertoniczny, czy nie. W tym celu musimy dodać osmolarność zapewnianą przez glukozę i osmolarność zapewnianą przez NaCl:

Całkowita osmolarność roztworu = 0,277 osm / l + 0,306 osm / l

Osmolarność roztworu = 0,583 Osm / L lub 583 mOsm / L

Osmolarność komórek i płynów, które je kąpią: osocza i płynu śródmiąższowego, wynosi około 300 mOsm / l. Dlatego można uznać, że roztwór glukozy i chlorku sodu o osmolarności 583 mOsm / L jest roztworem hipertonicznym w stosunku do środowiska komórkowego.

Przykłady rozwiązań hipertonicznych

10% dekstroza nr 2 (hipertoniczny roztwór glukozy)

Ten hipertoniczny roztwór składa się z 10 g dekstrozy i wody destylowanej w ilości wystarczającej na 100 ml. Jego osmolarność wynosi 504 mOsm / l.

Roztwór ten jest stosowany w leczeniu spadku glikogenu w wątrobie, spadku stężenia glukozy w osoczu i innych zaburzeń metabolicznych.

0,45% dekstrozy

Roztwór ten składa się z 5 g dekstrozy, 0,45 g NaCl i wody destylowanej w ilości wystarczającej na 100 ml. Jego osmolarność wynosi 406 mOsm / l

Stosowany jest przy obniżaniu poziomu glikogenu wątrobowego oraz przy niedoborze chlorku sodu.

10% mannitolu

Roztwór ten składa się z 10 g mannitolu i wody destylowanej w ilości wystarczającej na 100 ml. Jego osmolarność wynosi 549 mOsm / l.

Jest stosowany w celu zwiększenia wydalania wody przez nerki (diuretyk osmotyczny) oraz w leczeniu niewydolności nerek.

Bibliografia

1. De Lehr Spilva, A. and Muktans, Y. (1999). Przewodnik po specjalnościach farmaceutycznych w Wenezueli. Wydanie XXXVª. Wydania globalne.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8th ed.). CENGAGE Learning.
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 lutego 2020). Co to jest rozwiązanie hipertoniczne? Odzyskany z: thinkco.com
4. Wikipedia. (2020). Toniczność. Odzyskane z: en.wikipedia.org
5. Kevin Beck. (21 września 2018). Co to jest rozwiązanie hipertoniczne. Odzyskany z: sciencing.com