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Osmotischer Druck ist

OSMOTISCHER DRUCK - Druck auf eine Lösung, die durch eine semipermeable Membran von einem reinen Lösungsmittel getrennt wird, wenn die Osmose stoppt, d. H. Der Übergang von Lösungsmittelmolekülen in eine Lösung durch eine semipermeable Membran, die diese trennt, oder ein Übergang von Lösungsmittelmolekülen durch eine semipermeable Membran von einer weniger konzentrierten zu einer Lösung konzentrierter. Semipermeable Membranen sind natürliche oder künstliche Filme, die nur für Lösungsmittelmoleküle (z. B. Wasser) durchlässig und für Moleküle eines gelösten Stoffs nicht durchlässig sind. Osmose und O. d. Spielen eine große Rolle bei der Aufrechterhaltung der Konzentration von in Körperflüssigkeiten gelösten Substanzen auf einem bestimmten physiologisch notwendigen Niveau und folglich bei der Verteilung von Wasser zwischen Gewebe und Zellen. Bei der Untersuchung isolierter Zellen und Gewebe ist es wichtig, dass das künstliche Kulturmedium mit der natürlichen Umgebung isoton ist. Bei der Einführung verschiedener Arten von Flüssigkeiten in den Körper werden die kleinsten Störungen durch Lösungen mit O. von., Gleich O. der Körperflüssigkeiten verursacht.

Die Messung von O. (Osmometrie) findet breite Anwendung für die Definition eines Piers. Gewichte (Massen) von biologisch aktiven, hochmolekularen Substanzen wie Proteinen, Kohlenhydraten, Nukleinsäuren usw. Die Messung der Größe des optischen Sauerstoffs muss mit Instrumenten erfolgen, die als Osmometer bezeichnet werden (Abb.). Die Anzahl der Wassermoleküle, die von der Wasserseite mit einer semipermeablen Membran kollidieren, die aus ferro-synergistischem Kupfer gebildet wird, ist größer als die Anzahl der Wassermoleküle, die mit dieser Membran von der p-ra-Seite kollidieren, weil die Konzentration der Wassermoleküle im p-re niedriger ist als in reinem Wasser. Als Ergebnis tritt Osmose auf und ein übermäßiger hydrostatischer Druck auf die Lösung tritt auf, unter dessen Wirkung die Geschwindigkeit des Übergangs von Wassermolekülen durch die Membran in reines Wasser zunimmt. Wenn der Überdruck auf die Lösung einen Wert erreicht, der gleich dem O. D. der Lösung ist, dann wird die Anzahl der Wassermoleküle, die in beiden Richtungen durch die Membran strömen, gleich, die Osmose stoppt und zwischen der Lösung und dem auf beiden Seiten des semipermeablen Lösungsmittels befindlichen Lösungsmittel Membran wird das osmotische Gleichgewicht hergestellt. Somit entsteht osmotischer Druck nur dann, wenn die Lösung und das Lösungsmittel durch eine semipermeable Membran voneinander getrennt sind.

A. Die isolierten Zellen oder Gewebe werden am einfachsten durch Plasmolyse gemessen. Dazu werden die Untersuchungsobjekte in Lösungen mit unterschiedlichen Stoffkonzentrationen gebracht, gegenüber denen die Zellmembran undurchlässig ist. Lösungen mit O. d. Höher als O. d. Zellinhalte (hypertonische Lösungen) verursachen Faltenbildung der Zellen - Plasmolyse aufgrund der Übertragung von Wasser aus der Zelle in die Zelle. Lösungen mit einem Sauerstoffgehalt von weniger als einem Zellgehalt (hypotonische Lösungen) bewirken eine Zunahme des Zellvolumens als Folge des Übergangs von Wasser aus der Lösung in eine Zelle. Lösungen mit O. of., Gleich O. of. Des Zellinhalts (isotonische Lösungen) verursachen keine Volumenänderung der Zellen. Wenn Sie die Konzentration eines solchen p-ra kennen, berechnen Sie O. d.; das Gleiche wird der Wert von O. d und der Zellinhalt sein. Ein wichtiger Faktor, der den Durchtritt von Wasser durch die Zellmembran bestimmt, insbesondere in der Anfangsphase des Prozesses, können Membranpotentiale sein, die eine elektroosmotische Bewegung von Wasser durch die Zellwand bewirken. abnormale Osmose (siehe Elektroosmose). In solchen Fällen ist die O.-Messung unter Verwendung der Plasmolyse-Methode ungenau.

Die Definition von O. für d-Lösungen mit niedermolekularen Substanzen, für die es schwierig ist, eine undurchlässige Membran herzustellen, wird durch indirekte Verfahren hergestellt, üblicherweise durch Messen der Abnahme des Gefrierpunkts der Lösung (siehe Kryometrie).

J. van't Hoff hat gezeigt, dass verdünnte Lösungen von Nichtelektrolyten den für den Gasdruck festgelegten Gesetzen gehorchen (siehe) und durch eine Gleichung berechnet werden können, die der Clapeyron - Mendeleev - Gleichung für Gase ähnlich ist:

wobei π der osmotische Druck ist, v das Volumen der Lösung in l ist, n die Anzahl der Mole des gelösten Nichtelektrolyten ist, T die Temperatur im absoluten Maßstab ist, R eine Konstante ist, der numerische Wert derselbe ist wie für Gase (R für Gase gleich 82,05 * 10 -3 l-atm / deg-mol).

Die obige Gleichung ist ein mathematischer Ausdruck des Van't Hoff-Gesetzes: o. Verdünntes p-ra ist gleich dem Druck, der einen gelösten Stoff erzeugen würde, der sich in einem gasförmigen Zustand befindet und ein Volumen einnimmt, das dem p-ra-Volumen bei der gleichen Temperatur entspricht. Wenn Sie die molare Konzentration in die Gleichung - с = n v eingeben, erhalten Sie π = c · RT.

O. D. der Elektrolytlösung ist größer als O. D. der Nichtelektrolytlösung der gleichen molaren Konzentration. Dies erklärt sich durch die Dissoziation von Elektrolytmolekülen im p-re in Ionen, wodurch die Konzentration kinetisch aktiver Partikel ansteigt und der Wert von O.d.

Die Zahl i, die angibt, wie oft O. der (De) -Lösung des Elektrolyten größer ist als O. ((I) der Lösung eines Nichtelektrolyten der gleichen molaren Konzentration), wird als Van't Hoff-Isotonikkoeffizient bezeichnet:

Der numerische Wert von i hängt von der Art des Elektrolyten und seiner Konzentration im p-re ab. Für schwache Elektrolyte kann der Wert von i nach folgender Formel berechnet werden:

Dabei ist a der Dissoziationsgrad des Elektrolyten und N die Anzahl der Ionen, in die ein Elektrolytmolekül zerfällt. Für verdünnte Lösungen von starken Elektrolyten kann ich gleich N sein.

Aus dem Vorstehenden folgt, dass O d. Der Elektrolytlösung durch die Gleichung berechnet werden kann:

wobei c die molare Konzentration ist.

Wenn der p-re neben gelösten Stoffen mit niedrigem Molekulargewicht hochmolekulare Substanzen (Kolloide) enthält, wird auf Vorschlag von H. Schade O. d. Aufgrund hochmolekularer Substanzen als onkotischer oder kolloidosmotischer Druck bezeichnet.

Das allgemeine Blutplasma des Menschen beträgt normalerweise 7,6 atm, der onkotische Druck, der hauptsächlich auf Plasmaproteine ​​zurückzuführen ist, beträgt nur 0,03–0,04 atm. Der onkotische Druck spielt trotz des geringen Wertes im Vergleich zum allgemeinen Blutdruckplasma eine große Rolle bei der Verteilung des Wassers zwischen Blut und Körpergewebe.

Viele Biopolymere, beispielsweise Proteine, Nukleinsäuren usw., die Polyelektrolyte sind, bilden, wenn sie in einem p-re dissoziiert werden, mehrfach geladene Ionen (Polyionen) eines großen Mols. Gewichte (Massen), für die die Osmometermembran undurchlässig ist, und gewöhnliche kleine Ionen, die durch eine semipermeable Membran treten. Wenn der das Osmometer füllende p-re einen Polyelektrolyt enthält, sind die durch die Membran diffundierenden niedermolekularen Ionen auf beiden Seiten der Membran ungleichmäßig verteilt (siehe Membrangleichgewicht). Der im Osmometer beobachtete übermäßige hydrostatische Druck ist πБ = πБ + π1 - π2, wobei πБ - 0 aufgrund eines Biopolymers und π1 und π2 - eines niedermolekularen Elektrolyten, der sich in einer osmotischen Zelle und in einem externen P befindet, ist entsprechend. Bei der Messung von O.-Brücken von Biopolymeren muss die Möglichkeit einer ungleichmäßigen Verteilung von niedermolekularen Elektrolyten auf beiden Seiten der semipermeablen Osmometer-Membran berücksichtigt werden oder Messungen mit einem ausreichenden Überschuss an niedermolekularen Elektrolyten, der speziell in das Basismaterial des Biopolymers eingebracht wird, durchgeführt werden. In diesem Fall ist der Elektrolyt mit niedrigem Molekulargewicht nahezu gleichmäßig auf beiden Seiten der semipermeablen Membran verteilt, mit = π1 = π2 und πБ = π½.

Osmoregulation

Die Kombination von Mechanismen, die den Erhalt von O. in den Körperflüssigkeiten auf dem für den Stoffwechsel optimalen Wert sicherstellen, wird als Osmoregulation bezeichnet. Informationen aus den Rezeptorzonen über die Veränderung des O. Blutfarbstoffs erhalten, q. n c. umfasst eine Reihe von Mechanismen, die das System in den für den Organismus optimalen Zustand bringen. Inklusion tritt auf zwei Arten auf: nervös und humorvoll. Die Abweichung der Größe von O. von einem optimalen Niveau wird in einem Organismus von Osmorezeptoren (siehe) erfasst. Die zentrale Stelle besetzt bei Ryk die zentralen Osmorezeptoren, die sich in supraoptichesky und paraventrikulären Kernen eines Hypothalamus befinden (siehe).

Zellen des supraoptischen Kerns des Hypothalamus sind in der Lage, antidiuretisches Hormon (ADH) zu sezernieren, entlang der Axone dieser Zellen wandert es zur Neurohypophyse, wo es sich ansammelt und in den allgemeinen Kreislauf freigesetzt wird (siehe Vasopressin). ADH beeinflusst die Reabsorption von Wasser im distalen Nephron und kann zu einer Verengung des Gefäßlumens führen. Afferente Signale, die die Sekretion von ADH regulieren, gelangen in den Hypothalamus von den volumetrischen Rezeptoren (Volumorezeptoren) des linken Atriums, von den Rezeptoren des Aortenbogens, von den Osmorezeptoren der Arteria carotis interna, von den Barotidrezeptoren und den Carotissinus-Chemorezeptoren. Die Zunahme des O. der extrazellulären Flüssigkeit bewirkt eine Erhöhung der ADH-Sekretion, sowohl durch den osmotischen Druck selbst als auch durch die Verringerung des Volumens der extrazellulären Flüssigkeit während der Dehydratisierung des Körpers. Daher wird die Zuteilung von ADH von zwei Alarmsystemen beeinflusst: einem Alarm von Osmorezeptoren und einem Alarm von Barorezeptoren und Volumenrezeptoren. Die Hauptverbindung bei der Regulierung der Sekretion von ADH besteht jedoch aus dem Blutplasma, das auf die Osmorezeptoren des Hypothalamus wirkt.

Eine besondere Rolle bei der Aufrechterhaltung von Fiziol. O. Werte d. Gehören zu Natriumionen (siehe). Die Dehydratisierung tritt genau in Verbindung mit der Änderung des Gehalts an Na + -Ionen auf. Bei Dehydratisierung aufgrund von Änderungen des Gehaltes an Na + -Ionen wird durch Volumenrezeptoren eine Abnahme des Volumens an arteriellem Blut und interzellulärer Flüssigkeit registriert. Impulse von bis zu ryh entlang der Nervenbahnen erreichen die Teile von c. n Das Dorf reguliert die Freisetzung eines der Mineralocorticoidhormone - Aldosteron (siehe), und erhöht dadurch die Natriumreabsorption. Die zentrale Regulierung der Aldosteron-Sekretion erfolgt durch den Hypothalamus produzierenden Adrenocorticotropin-Releasing-Faktor (ACTH-Releasing-Faktor), der die Sekretion des Adrenocorticotropen Hormons (ACTH) reguliert, das von der Hypophyse anterior (siehe Adrenocorticotropic Hormon) gebildet wird. Es gibt die Meinung, dass es neben der Wirkung von ACTH auf die Aldosteron-Sekretion ein besonderes Zentrum für die Regulierung der Aldosteron-Sekretion im Mittelhirn gibt. Hier kommt es zu einer afferenten Impulsgebung, wenn das Volumen der interzellulären Flüssigkeit infolge von Änderungen des Gehalts an Natriumionen abnimmt. Die Zellen des Aldosteron-Sekretionsregulationszentrums im Mittelhirn sind zur Neurosekretion befähigt - das resultierende Hormon gelangt in die Epiphyse, wo es sich ansammelt und von dort ins Blut freigesetzt wird. Dieses Hormon wird Adrenoglomerotropina (AGTG) genannt.

Die Sekretion von ADH und Aldosteron kann auch durch Angiotensin reguliert werden (siehe), offensichtlich durch seine Wirkung auf bestimmte Rezeptoren der Hypothalamusneuronen. Das Renin-Angiotensin-System der Nieren kann als Volumenrezeptorzone wirken, die auf eine Veränderung des Nierenblutflusses reagiert.

Das Wasserlassen (siehe Diuresis), der transkapillare Austausch von Flüssigkeit und Ionen (siehe Wasser-Salz-Stoffwechsel), Schweiß (siehe) und die Freisetzung von Flüssigkeit durch die Lunge (350–400 bei Ausatmung verlorener Luft pro Tag) beeinflussen ebenfalls die Normalisierung des modifizierten O. ml Wasser) und Freisetzung von Flüssigkeit durchgegangen. Traktat (100-200 ml Wasser gehen mit Kot verloren).

Das Blut selbst besitzt die Fähigkeit, O zu normalisieren. Es kann die Rolle des osmotischen Puffers bei allen möglichen Verschiebungen sowohl zur osmotischen Hypertonie als auch zur Hypotonie übernehmen. Offensichtlich ist diese Funktion des Blutes einerseits mit der Umverteilung von Ionen zwischen dem Plasma und den roten Blutzellen und andererseits mit der Fähigkeit von Plasmaproteinen, Ionen zu binden oder freizusetzen, verbunden.

Bei der Verringerung der Wasserressourcen eines Organismus oder der Störung eines normalen Verhältnisses zwischen Wasser und Mineralsalzen (hl. Obr. Natriumchlorid) besteht Durst (siehe), die Zufriedenheit mit einem Schnitt trägt zur Unterstützung von Fiziol bei.

Wasser- und Elektrolythaushalt im Körper (siehe Homöostase).


Bibliographie: NV Bladergren Physikalische Chemie in Medizin und Biologie, trans. mit ihm. 102 et al., M., 1951; RG Wagner: Definition des osmotischen Drucks im Buch: Fizich. Methoden der organischen Chemie, hrsg. A. Weisberger, trans. aus englisch, t. 1, p. 270, M., 1950, Bibliogr.; Ginetsinsky A. G. Physiologische Mechanismen des Wasser-Salz-Gleichgewichts, M. JI., 1963; Gubanov N. I. und Utepbergenov A. A. Medical Biophysics, p. 149, M., 1978; H a-t über h und N. Yu V. Ionenregulierende Funktion einer Niere, D. 1976; S tp und e-va X. K. Extrarenale Mechanismen der Osmoregulation, Alma-Ata, 1971, Bibliogr. Williams V. und Williams X. Physikalische Chemie für Biologen, trans. aus dem Englischen mit. 146, M., 1976; Physiologie der Niere, hrsg. Yu, V. Natochina, JI., 1972; Andersson B. Regulierung der Wasseraufnahme, Physiol. Rev., v. 58, p. 582, 1978, Bibliogr.


V. P. Mishin; S.A. Osipovsky (Phys.).

Medizinische Enzyklopädie - osmotischer Druck

Verwandte Wörterbücher

Osmotischer Druck

Osmotischer Druck - Druck auf eine Lösung, die von einem reinen Lösungsmittel durch eine Membran getrennt ist, die nur für Lösungsmittelmoleküle (semipermeable Membran) durchlässig ist, bei der die Osmose aufhört. Osmose bezieht sich auf das spontane Eindringen (Diffusion) von Lösungsmittelmolekülen durch eine semipermeable Membran in eine Lösung oder aus einer Lösung mit einer niedrigeren Konzentration in eine Lösung mit einer höheren Konzentration.

Der osmotische Druck wird mit Osmometern gemessen. Das Schema des einfachsten Osmometers ist in der Abbildung dargestellt.

Osmometerkreislauf: 1 - Wasser; 2 - Cellophan-Beutel (semipermeabel); 3 - Lösung; 4 - Glasröhre; h - die Höhe der Flüssigkeitssäule (ein Maß für den osmotischen Druck).

Als semipermeable Membranen werden Filme aus Cellophan, Kollodium usw. verwendet.

Der osmotische Druck verdünnter Lösungen von Nichtelektrolyten bei einer konstanten Temperatur ist proportional zur molaren Konzentration der Lösung und bei einer konstanten Konzentration zur absoluten Temperatur. Lösungen mit gleichem osmotischem Druck werden als isotonisch bezeichnet. Eine Lösung mit hohem osmotischem Druck wird als hypertonisch bezeichnet, und bei einer kleineren Lösung als hypotonisch.

Osmose und osmotischer Druck spielen beim Wasseraustausch zwischen den Zellen und ihrer Umgebung eine große Rolle. Der osmotische Druck im Blut einer Person beträgt normalerweise 7,7 atm und wird durch die Gesamtkonzentration aller im Plasma gelösten Substanzen bestimmt. Ein Teil des osmotischen Blutdrucks, der durch die Plasmaproteinkonzentration bestimmt wird und in der Norm von 0,03–0,04 atm gleich ist, wird als onkotischer Druck bezeichnet. Der onkotische Druck spielt eine wichtige Rolle bei der Verteilung von Wasser zwischen Blut und Lymphe.

Siehe auch Dialyse, Isotonische Lösungen. Elektrolyte

Osmotischer Druck ist der äußere Druck auf die Lösung, der durch eine semipermeable Membran vom reinen Lösungsmittel getrennt wird, bei der die Osmose aufhört. Osmose bezieht sich auf die einseitige Diffusion eines Lösungsmittels in eine Lösung durch eine semipermeable Membran, die diese trennt (Pergament, Tierblase, Kollodiumfilme, Cellophan). Solche Membranen sind für Lösungsmittel durchlässig, lassen jedoch keine gelösten Stoffe durch. Osmose wird auch beobachtet, wenn eine semipermeable Membran zwei Lösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen trennt, während sich das Lösungsmittel durch die Membran von einer weniger konzentrierten Lösung zu einer stärker konzentrierten Lösung bewegt. Die Größe des osmotischen Drucks der Lösung wird durch die Konzentration kinetisch aktiver Teilchen (Moleküle, Ionen, Kolloidteilchen) in ihr bestimmt.

Die Messung sollte mit Instrumenten durchgeführt werden, die als Osmometer bezeichnet werden. Das Schema des einfachsten Osmometers ist in Abb. 2 dargestellt. Der mit der Testlösung gefüllte Behälter 1, dessen Boden eine semipermeable Membran ist, wird mit einem reinen Lösungsmittel in den Behälter 2 eingetaucht. Infolge der Osmose gelangt das Lösungsmittel in das Gefäß 1, bis der über einer Flüssigkeitssäule mit Höhe h gemessene übermäßige hydrostatische Druck den Wert erreicht und die Osmose gestoppt ist. Gleichzeitig stellt sich ein osmotisches Gleichgewicht zwischen der Lösung und dem Lösungsmittel ein, gekennzeichnet durch die Gleichheit der Durchtrittsraten der Lösungsmittelmoleküle durch die semipermeable Membran in die Lösung und die Lösungsmoleküle in das Lösungsmittel. Der übermäßige hydrostatische Druck einer Flüssigkeitssäule mit der Höhe h ist ein Maß für O. der Lösung. O. Definition: Lösungen werden häufig durch ein indirektes Verfahren hergestellt, beispielsweise durch Messung der Gefrierpunktserniedrigung von Lösungen (siehe Kryometrie). Diese Methode wird häufig verwendet, um den Blutfluss, Blutplasma, Lymphe, Urin zu bestimmen.

Der Osmose-Druck von isolierten Zellen wird durch Plasmolyse gemessen. Zu diesem Zweck werden die untersuchten Zellen in Lösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen eines gelösten Stoffes gebracht, für die die Zellwand undurchlässig ist. Lösungen mit O. d. Größer als O. d. Zellinhalte (hypertonische Lösungen) verursachen Faltenbildung der Zellen (Plasmolyse) aufgrund der Freisetzung von Wasser aus der Zelle, Lösungen

mit O. von weniger als O. von Zellinhalten (hypotonische Lösungen) verursachen Schwellungen von Zellen als Folge des Übergangs von Wasser aus Lösungen in eine Zelle. Lösung mit O. von., Gleich O. von. Des Zellinhalts - isotonisch (vgl. Isotonische Lösungen), ändert das Volumen einer Zelle nicht. Wenn man die Konzentration einer solchen Lösung kennt, wird O. des Zellinhalts durch Gleichung (1) berechnet.

D. Verdünnte Lösungen von Nichtelektrolyten folgen den für den Gasdruck festgelegten Gesetzen und können mit der van't-Hoff-Gleichung berechnet werden:

Dabei ist n der osmotische Druck, s ist die Lösungskonzentration (in Mol pro 1 l der Lösung), T ist die Temperatur im absoluten Maßstab, R ist konstant (0,08205 l · atm / deg · mol).

D) Elektrolytlösung ist größer als d. D) Nichtelektrolytlösung der gleichen molaren Konzentration. Dies ist auf die Dissoziation der Moleküle des gelösten Elektrolyten in Ionen zurückzuführen, wodurch die Konzentration kinetisch aktiver Teilchen in der Lösung ansteigt. O. d. Für verdünnte Elektrolytlösungen wird nach folgender Gleichung berechnet:

Dabei ist i der isotonische Koeffizient, der angibt, wie oft O. der Elektrolytlösung größer als O. der Nichtelektrolytlösung der gleichen molaren Konzentration ist.

Das allgemeine Blut von menschlichem Blut beträgt normalerweise 7 bis 8 atm. Der Teil O. des Blutes, der durch darin enthaltene hochmolekulare Substanzen (hauptsächlich Plasmaproteine) verursacht wird, wird als onkotischer oder kolloidosmotischer Blutdruck bezeichnet, der normalerweise 0,03 bis 0,04 atm beträgt. Trotz seines geringen Wertes spielt der onkotische Druck eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Wasseraustauschs zwischen dem Kreislaufsystem und dem Gewebe. Die Messung von O. sollte in weitem Umfang zur Bestimmung des Molekulargewichts biologisch wichtiger hochmolekularer Substanzen wie Proteinen verwendet werden. Osmose und osmotischer Druck spielen bei den Prozessen der Osmoregulation eine wichtige Rolle, d. H. Das Aufrechterhalten der osmotischen Konzentration von gelösten Stoffen in Körperflüssigkeiten auf einem bestimmten Niveau. Mit der Einführung verschiedener Arten von Flüssigkeiten in das Blut und in den extrazellulären Raum verursachen isotonische Lösungen, d. H. Lösungen, von denen O. gleich O. der Körperflüssigkeit ist, die kleinste Störung im Körper. Siehe auch Durchlässigkeit.

Osmotischer Druck beim Menschen

Osmotischer Blutdruck ist ein Druck, der das Eindringen eines wässrigen Lösungsmittels durch eine semipermeable Membran zu einer stärker konzentrierten Zusammensetzung fördert.

Aufgrund dessen findet im menschlichen Körper ein Wasseraustausch zwischen Gewebe und Blut statt. Es kann mit einem Osmometer oder kryoskopisch gemessen werden.

Was bestimmt den osmotischen Wert?

Dieser Indikator wird durch die Anzahl der im Blutplasma gelösten Elektrolyte und Nichtelektrolyte beeinflusst. Mindestens 60% sind ionisiertes Natriumchlorid. Lösungen, deren osmotischer Druck sich dem Plasmadruck annähert, werden als isotonisch bezeichnet.

Wenn dieser Wert verringert wird, wird diese Zusammensetzung als hypotonisch bezeichnet, und im Fall eines Überschusses - hypertonisch.

Beim Wechsel des Normalniveaus der Lösung werden die Gewebe der Zellen geschädigt. Zur Normalisierung kann der Zustand der Flüssigkeit von außen eingeführt werden, und die Zusammensetzung hängt von der Art der Krankheit ab:

  • Hypertonische Lösung fördert die Entfernung von Wasser in die Gefäße.
  • Wenn der Druck normal ist, werden die Arzneimittel in einer isotonischen Lösung verdünnt, normalerweise mit Natriumchlorid.
  • Hypotonische konzentrierte Lösung kann zu Zellbruch führen. Wasser, das in die Blutzelle eindringt, füllt es schnell. Mit der richtigen Dosierung hilft es jedoch, die Wunden von Eiter zu reinigen und allergisches Ödem zu reduzieren.

Die Nieren und Schweißdrüsen stellen sicher, dass dieser Indikator unverändert bleibt. Sie bilden eine Schutzbarriere, die den Einfluss von Stoffwechselprodukten auf den Körper verhindert.

Daher hat der osmotische Druck beim Menschen fast immer einen konstanten Wert, ein scharfer Sprung kann nur nach intensiver körperlicher Anstrengung auftreten. Der Körper selbst normalisiert diese Figur jedoch noch schnell.

Wie wirkt sich Essen aus?

Richtige Ernährung - die Garantie für die Gesundheit des gesamten menschlichen Körpers. Die Druckänderung tritt auf bei:

  • Große Mengen Salz konsumieren. Dies führt zur Ablagerung von Natrium, wodurch die Wände der Blutgefäße dicht werden bzw. die Clearance abnimmt. In diesem Zustand kann der Körper mit dem Abtransport von Flüssigkeit nicht fertig werden, was zu einer Erhöhung des Blutkreislaufs und zu hohem Blutdruck führt, wodurch Ödeme auftreten.
  • Unzureichende Flüssigkeitsaufnahme. Wenn der Körper nicht genug Wasser hat, wird der Wasserhaushalt gestört, das Blut verdickt sich, da die Lösungsmittelmenge, dh das Wasser, abnimmt. Eine Person spürt einen starken Durst, nachdem sie das gelöscht hat, beginnt der Prozess, die Arbeit des Mechanismus wieder aufzunehmen.
  • Die Verwendung von Junk-Food oder Verletzungen der inneren Organe (Leber und Niere).

Wie wird es gemessen und was sagen die Indikatoren?

Die Größe des osmotischen Drucks des Blutplasmas wird gemessen, wenn es gefriert. Im Durchschnitt liegt dieser Wert normalerweise zwischen 7,5 und 8 atm. Mit steigender Temperatur wird die Gefrierlösung höher.

Ein Teil der osmotischen Größenordnung erzeugt einen onkotischen Druck, der von Plasmaproteinen gebildet wird. Es ist für die Regulierung des Wasseraustauschs verantwortlich. Der onkotische Blutdruck beträgt normalerweise 26 bis 30 mm Hg. Art. Wenn sich der Indikator in eine kleinere Richtung ändert, tritt eine Schwellung auf, da der Körper die Ausscheidung von Flüssigkeit nicht gut verkraftet und sich in den Geweben ansammelt.

Dies kann bei Nierenerkrankungen, längerem Fasten, auftreten, wenn die Zusammensetzung des Blutes wenig Eiweiß enthält, oder bei Leberproblemen. In diesem Fall ist Albumin für das Versagen verantwortlich.

Auswirkungen auf den menschlichen Körper

Zweifellos sind die Osmose und der osmotische Druck die Hauptfaktoren, die die Elastizität des Gewebes und die Fähigkeit des Körpers, die Form von Zellen und inneren Organen zu erhalten, beeinflussen. Sie liefern Nährstoffe im Gewebe.

Um zu verstehen, was es ist, müssen Sie die roten Blutkörperchen in destilliertes Wasser legen. Im Laufe der Zeit wird die gesamte Zelle mit Wasser gefüllt, die Erythrozytenmembran wird kollabieren. Dieser Vorgang wird als Hämolyse bezeichnet.

Wenn die Zelle in eine konzentrierte Salzlösung eingetaucht wird, verliert sie ihre Form und Elastizität, sie wird Falten bilden. Die Plasmolyse führt zum Verlust der roten Blutkörperchen. In einer isotonischen Lösung bleiben die ursprünglichen Eigenschaften erhalten.

Osmotischer Druck sorgt für die normale Bewegung des Wassers im Körper.

Osmotischer Druck

Osmotischer Druck (als π bezeichnet) - übermäßiger hydrostatischer Druck auf die Lösung, der durch eine semipermeable Membran vom reinen Lösungsmittel getrennt wird, bei der die Diffusion des Lösungsmittels durch die Membran aufhört. Dieser Druck neigt dazu, die Konzentrationen beider Lösungen aufgrund der Gegendiffusion von gelöstem Stoff und Lösungsmittelmolekülen auszugleichen.

Das Maß für den osmotischen Druckgradienten, dh den Unterschied im Wasserpotential zweier Lösungen, die durch eine semipermeable Membran getrennt sind, wird Tonizität genannt. Eine Lösung, die im Vergleich zu einer anderen Lösung einen höheren osmotischen Druck aufweist, wird als hypertonisch bezeichnet und hat einen niedrigeren hypotonischen Druck.

Osmotischer Druck kann sehr signifikant sein. In einem Baum beispielsweise steigt unter der Einwirkung von osmotischem Druck Pflanzensaft (Wasser mit darin gelösten Mineralstoffen) entlang des Xylems von den Wurzeln nach oben. Kapillarphänomene allein sind nicht in der Lage, eine ausreichende Auftriebskraft zu erzeugen. Zum Beispiel müssen Rothölzer die Lösung bis zu einer Höhe von 100 Metern liefern. Gleichzeitig ist im Baum die Bewegung der konzentrierten Lösung, die der Gemüsesaft ist, durch nichts eingeschränkt.

Befindet sich eine solche Lösung in einem geschlossenen Raum, beispielsweise in einer Blutzelle, dann kann osmotischer Druck zum Bruch der Zellmembran führen. Aus diesem Grund werden zur Injektion in das Blut bestimmte Arzneimittel in einer isotonischen Lösung gelöst, die so viel Natriumchlorid (Natriumchlorid) enthält, wie erforderlich ist, um den durch die Zellflüssigkeit erzeugten osmotischen Druck auszugleichen. Wenn die injizierten Arzneimittel auf Wasser oder einer sehr verdünnten (hypotonischen Lösung in Bezug auf das Zytoplasma) hergestellt werden, führt osmotischer Druck, der das Eindringen von Wasser in Blutzellen erzwingt, zu deren Bruch. Wenn jedoch zu viel Natriumchloridlösung in das Blut injiziert wird (3-5-10%, hypertonische Lösungen), wird das Wasser aus den Zellen austreten und schrumpfen. Bei Pflanzenzellen kommt es zu einer Ablösung der Protoplasten von der Zellwand, was als Plasmolyse bezeichnet wird. Der umgekehrte Vorgang, der stattfindet, wenn die geschrumpften Zellen in eine verdünntere Lösung gebracht werden, ist Deplasmolyse.

Die Größe des durch die Lösung erzeugten osmotischen Drucks hängt von der Menge und nicht von der chemischen Natur der darin gelösten Substanzen ab (oder von Ionen, falls die Moleküle der Substanz dissoziieren), daher ist der osmotische Druck eine kollegative Eigenschaft der Lösung. Je höher die Konzentration einer Substanz in einer Lösung ist, desto höher ist der von ihr erzeugte osmotische Druck. Diese Regel, die als Gesetz des osmotischen Drucks bezeichnet wird, wird durch eine einfache Formel ausgedrückt, die einem bestimmten Gesetz eines idealen Gases sehr ähnlich ist:

wobei i das isotonische Verhältnis der Lösung ist; C ist die molare Konzentration der Lösung, ausgedrückt als Kombination der SI-Grundeinheiten, dh in mol / m 3 und nicht in der üblichen mol / l-Menge; R ist die universelle Gaskonstante; T ist die thermodynamische Temperatur der Lösung.

Es zeigt auch die Ähnlichkeit der Eigenschaften von Partikeln eines gelösten Stoffes in einem viskosen Lösungsmittelmedium mit Partikeln eines idealen Gases in Luft. Die Gültigkeit dieses Gesichtspunkts wird durch die Experimente von J. B. Perrin (1906) bestätigt: Die Verteilung der Gummigutharz-Emulsionsteilchen in der Wassersäule gehorchte im allgemeinen dem Boltzmann-Gesetz.

Osmotischer Druck, der vom Gehalt an Proteinen in einer Lösung abhängt, wird als onkotisch (0,03 - 0,04 atm) bezeichnet. Bei längerem Nieren, Nierenerkrankungen, nimmt die Proteinkonzentration im Blut ab, der onkotische Druck im Blut sinkt und es treten onkotische Ödeme auf: Wasser gelangt von den Gefäßen in die Gewebe, wo πONK mehr Wenn eitrige Prozesse πONK im Mittelpunkt der Entzündung steigt um das 2-3-fache, da die Anzahl der Partikel aufgrund der Zerstörung von Proteinen zunimmt. Im Körper sollte der osmotische Druck konstant sein (≈ 7,7 atm). Daher isotonische Lösungen (Lösungen, deren osmotischer Druck π istPLASMA ≈ 7,7 atm (0,9% NaCl-Salzlösung, 5% Glucoselösung). Hypertonische Lösungen, für die π größer als π istPLASMA, wird in der Medizin verwendet, um Wunden von Eiter zu reinigen (10% NaCl), um allergische Ödeme zu entfernen (10% CaCl2, 20% Glukose), als Abführmittel (Na2SO4∙ 10H2O MgSO4H 7H2O).

Das Gesetz des osmotischen Drucks kann verwendet werden, um das Molekulargewicht einer gegebenen Substanz zu berechnen (mit bekannten zusätzlichen Daten).

5.4. Osmose Osmotischer Druck

Alle Lösungen sind diffusibel. Diffusion ist eine gleichmäßige Verteilung einer Substanz über das gesamte Volumen der Lösung, die in alle Richtungen fließt. Ihre treibende Kraft ist das Streben des Systems bis zum Maximum der Entropie. Sie können eine Bedingung erstellen, in der die Diffusion nur in eine Richtung erfolgt. Hierfür werden die Lösung und das Lösungsmittel durch eine semipermeable Membran getrennt, durch die nur kleine Moleküle (Ionen) passieren können.

Osmose ist die einseitige Diffusion eines Lösungsmittels durch eine semipermeable Membran aus einem Lösungsmittel in eine Lösung oder aus einer verdünnten Lösung - in eine stärker konzentrierte. Die treibende Kraft der Osmose ist der Wunsch, die Konzentration des gelösten Stoffes auf beiden Seiten der Membran auszugleichen. Der Prozess läuft spontan ab und wird von einer Entropiezunahme begleitet. Die Grenze ihres Auftretens ist ein Gleichgewichtszustand.

Der Druck, den das Lösungsmittel auf die Membran ausübt, wird als osmotischer Druck bezeichnet (pOSM). Osmotischer Druck wird durch die van't-Hoff-Gleichung beschrieben:

(a) für Nichtelektrolyte: pOSM = Cm· R · T

wobei R die universelle Gaskonstante ist, gleich 8,13 j / mol · K,

T - absolute Temperatur, K.

MitM - molare Konzentration der Lösung, mol / l

i ist der isotonische Koeffizient (Van't Hoff-Koeffizient), der die Dissoziation des Elektrolyts in Ionen charakterisiert

Die Zellmembranen von Tieren und Pflanzenorganismen sind für Wasser und kleine Ionen durchlässig. Durch sie hindurch erzeugt Wasser osmotischen Druck. Der normale Plasmadruck beträgt 740 - 780 kPa (37 ° C). Der osmotische Druck von Plasma und anderen biologischen Flüssigkeiten beruht hauptsächlich auf dem Vorhandensein von Elektrolyten. In geringerem Maße wird Druck durch kolloidale Proteinpartikel erzeugt, die die Membran nicht passieren. Osmotischer Druck, der durch Proteine ​​erzeugt wird, wird als onkotisch bezeichnet. Sie beträgt nur 3 - 4 kPa. Osmotische Homöostase durch die Arbeit der Nieren, Lunge, Haut. Die Übertragung einer Substanz gegen einen Konzentrationsgradienten wird als osmotisch bezeichnet.

Die Osmose unterliegt einer Reihe von physiologischen Prozessen: der Aufnahme von Nahrungsmitteln, der Ausscheidung von Abfallprodukten, dem aktiven Transport von Wasser.

In der medizinischen Praxis werden Lösungen verwendet, die mit Blut isoosmotisch sind (physiologische Lösungen). Zum Beispiel NaCl (0,9%), Glukose (4,5%). Die Einführung von Salzlösungen in Blut, Liquor und andere biologische Flüssigkeiten eines Menschen verursacht keinen osmotischen Konflikt (8).

Mit der Einführung einer hypotonischen Lösung (pOSM 780 kPa).

8 - Zelle in Lösung (a) isotonisch, (b) hypotonisch, (c) hypertonisch

Verwendung hypertoner Lösungen in der Medizin

(a) 10% ige NaCl-Lösung wird zur Behandlung eitriger Wunden verwendet;

(b) 25% ige MgSO 4 -Lösung4 als Antihypertensivum verwendet;

(c) verschiedene hypertonische Lösungen werden zur Behandlung von Glaukom verwendet.

Ein wichtiges Merkmal der zur intravenösen Injektion verwendeten Lösungen ist ihre Osmolarität und Osmolalität. Sie charakterisieren den Gehalt an Partikeln, die nicht durch die Zellmembran diffundieren können.

Osmotischer Blutdruck: Was wird gemessen und welche Faktoren beeinflussen Abweichungen von der Norm

Der osmotische Druck des Blutes (ODC) ist der Grad der Kraft, der das Lösungsmittel (für unseren Körper ist es Wasser) durch die Erythrozytenmembran zirkuliert.

Die Aufrechterhaltung des Niveaus erfolgt auf der Grundlage der Bewegung von Lösungen, die in solchen Lösungen konzentriert sind, in denen die Wasserkonzentration höher ist.

Diese Wechselwirkung ist ein Wasseraustausch zwischen Blut und Gewebe des menschlichen Körpers. Ionen, Glukose, Proteine ​​und andere nützliche Elemente konzentrieren sich im Blut.

Der normale osmotische Druck beträgt 7,6 atm oder 300 mOsmol, was 760 mm Hg entspricht.

Osmol ist die Konzentration von einem Mol gelöstem Nichtelektrolyt pro Liter Wasser. Die osmotische Konzentration im Blut wird durch ihre Messung genau bestimmt.

Was ist das JDC?

Die Umgebung von Zellen mit einer Membran ist sowohl in Geweben als auch in Blutelementen inhärent, Wasser wird leicht durchdrungen und dringt praktisch nicht in gelöste Substanzen ein. Daher kann die Abweichung des osmotischen Drucks zu einem Anstieg der roten Blutkörperchen und zu Wasserverlust und Deformation führen.

Bei Erythrozyten und den meisten Geweben ist die Zunahme der Salzaufnahme im Körper, die sich an den Wänden der Blutgefäße ansammelt und den Durchgang der Blutgefäße einschränkt, nachteilig.

Dieser Druck ist immer ungefähr auf dem gleichen Niveau und wird durch Rezeptoren reguliert, die im Hypothalamus, in Blutgefäßen und im Gewebe lokalisiert sind.

Ihr allgemeiner Name ist osmoreceptors, sie sind es, die das ODC auf dem richtigen Niveau halten.

Einer der stabilsten Parameter des Blutes ist die osmotische Konzentration des Plasmas, die mit Hilfe von Hormonen und Körpersignalen einen normalen osmotischen Blutdruck aufrechterhält - ein Durstgefühl.

Was sind normale UDCs?

Normale Indikatoren für den osmotischen Druck sind Indikatoren für die Kryoskopie, die 7,6 atm nicht übersteigen. Die Analyse bestimmt den Punkt, an dem das Blut gefriert. Normale Indikatoren für die Gefrierlösung für eine Person sind 0,56 bis 0,58 Grad Celsius, was 760 mm Hg entspricht.

Ein separater APC-Typ wird durch Plasmaproteine ​​erzeugt. Der osmotische Druck von Plasmaproteinen wird auch als onkotischer Druck bezeichnet. Dieser Druck ist um ein Vielfaches niedriger als der Druck, der durch Salze im Plasma erzeugt wird, da Proteine ​​ein hohes Molekulargewicht haben.

In Bezug auf andere osmotische Elemente ist ihre Anwesenheit unbedeutend, obwohl sie in mehreren Mengen im Blut enthalten sind.

Dies wirkt sich auf die Gesamtleistung des JDC aus, jedoch in einem kleinen Verhältnis (eine ganze zweihundertzwanzigste) zur Gesamtleistung.

Dies entspricht 0,04 atm oder 30 mm Hg. Für Indikatoren des osmotischen Blutdrucks sind ihr quantitativer Faktor und ihre Mobilität von Bedeutung und nicht die Masse der gelösten Teilchen.

Der beschriebene Druck wirkt der starken Bewegung des Lösungsmittels aus dem Blut in die Gewebe entgegen und beeinflusst die Übertragung von Wasser aus den Geweben in die Gefäße. Deshalb schreitet das Gewebeödem fort, eine Folge einer Abnahme der Proteinkonzentration im Plasma.

Ein Nichtelektrolyt enthält eine niedrigere osmotische Konzentration als ein Elektrolyt. Das ist da notiert. Die Elektrolytmoleküle lösen Ionen auf, was zu einer Erhöhung der Konzentration aktiver Partikel führt, die die osmotische Konzentration charakterisieren.

Was beeinflusst osmotische Druckabweichungen?

Reflexänderungen in der Aktivität der Ausscheidungsorgane führen zu einer Reizung der Osmorezeptoren. Wenn sie entzündet sind, beseitigen sie aus dem Körper die überschüssige Menge Wasser und Salze, die in das Blut gelangt sind.

Eine wichtige Rolle spielt dabei die Haut, deren Gewebe sich mit überschüssigem Wasser aus dem Blut ernähren oder dieses mit einem Anstieg des osmotischen Drucks wieder in das Blut zurückführen.

Die Leistung eines normalen ODC wird durch die quantitative Sättigung des Blutes mit Elektrolyten und Nichtelektrolyten beeinflusst, die im Blutplasma gelöst werden.

Mindestens sechzig Prozent ist ionisiertes Kaliumchlorid. Isotonische Lösungen sind Lösungen, bei denen der APC-Spiegel in der Nähe von Plasma liegt.

Mit dem Wachstum von Indikatoren dieser Größenordnung wird die Zusammensetzung als hypertonisch und im Falle einer Abnahme als hypoton bezeichnet.

Wenn der normale osmotische Druck nicht normal ist, wird ein Zellschaden ausgelöst. Um Indikatoren für den osmotischen Druck im Blut zurückzugeben, können sie Lösungen injizieren, die abhängig von der Krankheit ausgewählt werden, wodurch Abweichungen der AEC von der Norm ausgelöst werden.

Unter ihnen:

  • Hypotonische konzentrierte Lösung. Wenn es in der richtigen Dosierung angewendet wird, reinigt es Wunden von Eiter und verringert die Größe der allergischen Schwellung. Aber mit den falschen Dosen provoziert das schnelle Füllen der Zellen mit einer Lösung, die zu ihrem schnellen Bruch führt;
  • Hypertonische Lösung. Mit der Einführung dieser Lösung in das Blut tragen Sie zu einer verbesserten Beseitigung von Wasserzellen im Gefäßsystem bei;
  • Verdünnung von Medikamenten in isotonischer Lösung. Die Präparate werden in dieser Lösung mit normalen ODC-Werten gerührt. Natriumchlorid ist das am häufigsten gerührte Produkt.

Die tägliche Aufrechterhaltung eines normalen Niveaus der UEC wird durch Schweißdrüsen und Nieren überwacht. Sie lassen die Auswirkungen von Produkten, die nach dem Stoffwechsel im Körper verbleiben, nicht durch die Schaffung von Schutzmembranen zu.

Deshalb schwankt der osmotische Blutdruck fast immer auf gleichem Niveau. Eine starke Leistungssteigerung ist bei aktiver körperlicher Aktivität möglich. In diesem Fall stabilisiert der Körper die Indikatoren jedoch schnell.

Die Wechselwirkung von roten Blutkörperchen mit Lösungen hängt von ihrem osmotischen Druck ab.

Was passiert mit Abweichungen?

Bei einer Erhöhung des osmotischen Blutdrucks wandern Wasserzellen von den Erythrozyten in das Plasma, wodurch sich die Zellen verformen und ihre Funktionalität verlieren. Mit einer Abnahme der Osmolkonzentration nimmt die Sättigung der Zelle mit Wasser zu, was zu einer Zunahme der Größe und Verformung der Membran führt, was als Hämolyse bezeichnet wird.

Die Hämolyse zeichnet sich dadurch aus, dass das Hämoglobin-Protein bei Deformierung der meisten Blutkörperchen - roten Blutkörperchen, auch rote Blutkörperchen genannt - in das Plasma gelangt und anschließend transparent wird.

Die Hämolyse ist in folgende Arten unterteilt:

Osmotischer und onkotischer Blutdruck

Osmotischer und onkotischer Blutdruck

Unter den verschiedenen Indikatoren der inneren Umgebung des Körpers nehmen osmotischer und onkotischer Druck eine der Hauptstellen ein. Sie sind starre homöostatische Konstanten der inneren Umgebung, und ihre Abweichung (Zunahme oder Abnahme) ist gefährlich für die Vitalaktivität des Organismus.

Osmotischer Druck

Osmotischer Blutdruck ist der Druck, der an der Grenzfläche von Lösungen von Salzen oder anderen niedermolekularen Verbindungen verschiedener Konzentrationen auftritt.

Sein Wert beruht auf der Konzentration von osmotisch aktiven Substanzen (Elektrolyten, Nichtelektrolyten, Proteinen), die in Blutplasma gelöst sind, und reguliert den Transport von Wasser aus extrazellulärer Flüssigkeit zu Zellen und umgekehrt. Der osmotische Druck des Blutplasmas beträgt normalerweise 290 ± 10 mosmol / kg (im Durchschnitt 7,3 atm oder 5600 mm Hg oder 745 kPa). Etwa 80% des osmotischen Drucks im Blutplasma ist auf Natriumchlorid zurückzuführen, das vollständig ionisiert ist. Lösungen, deren osmotischer Druck dem Blutplasma entspricht, werden als isotonisch oder isokosmisch bezeichnet. Dazu gehören 0,85-0,90% ige Natriumchloridlösung und 5,5% ige Glucoselösung. Lösungen mit einem niedrigeren osmotischen Druck als im Blutplasma werden als hypotonisch und mit höherem Druck als hypertonisch bezeichnet.

Der osmotische Druck von Blut, Lymphe, Gewebe und intrazellulären Flüssigkeiten ist ungefähr gleich und hat eine ausreichende Konstanz. Es ist notwendig, die normale Funktion der Zellen sicherzustellen.

Onkotischer Druck

Onkotischer Blutdruck - ist ein Teil des osmotischen Blutdrucks, der durch Plasmaproteine ​​erzeugt wird.

Die Größe des onkotischen Drucks variiert zwischen 25 und 30 mm Hg. (3,33 - 3,99 kPa) und 80% wird aufgrund der geringen Größe und des höchsten Gehalts im Blutplasma von Albumin bestimmt. Der onkotische Druck spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Wasseraustauschs im Körper, nämlich bei seiner Zurückhaltung im Blutkreislauf. Onkotischer Druck beeinflusst die Bildung von Gewebeflüssigkeit, Lymphe, Urin und Wasseraufnahme aus dem Darm. Wenn der onkotische Plasmadruck abnimmt (z. B. bei Lebererkrankungen, Verringerung der Albuminproduktion oder Nierenerkrankung, bei erhöhter Eiweißausscheidung im Urin), bilden sich Ödeme, da Wasser in den Gefäßen nur schlecht zurückgehalten wird und in das Gewebe gelangt.

Was ist osmotischer Druck?

Die Bedeutung des Wortes osmotischer Druck im Wörterbuch der medizinischen Begriffe:

Osmotischer Druck - übermäßiger hydrostatischer Druck auf eine Lösung, die durch eine semipermeable Membran von einem reinen Lösungsmittel getrennt wird, bei der die Diffusion des Lösungsmittels durch die Membran aufhört. Das Niveau von O. in den Zellen und in der inneren Umgebung des Organismus spielt eine wichtige Rolle bei den Prozessen seiner vitalen Aktivität.

Die Bedeutung des Wortes osmotischer Druck im Wörterbuch von Brockhaus und Efron:

Osmotischer Druck - siehe Osmose.

Die Definition von "osmotischem Druck" durch TSB:

Der osmotische Druck ist ein diffuser Druck, ein thermodynamischer Parameter, der die Tendenz der Lösung, die Konzentration zu verringern, charakterisiert, wenn sie mit einem reinen Lösungsmittel in Kontakt kommt, weil die gelösten Stoffe und die Lösungsmittelmoleküle entgegenwirken. Wenn die Lösung durch eine semipermeable Membran von dem reinen Lösungsmittel getrennt wird, ist nur eine einseitige Diffusion möglich - osmotische Absorption des Lösungsmittels durch die Membran in die Lösung. In diesem Fall steht O. d. Zur direkten Messung mit einem Wert zur Verfügung, der gleich dem Überdruck ist, der von der Lösung im osmotischen Gleichgewicht ausgeübt wird (siehe Osmose). D) ist auf eine Abnahme des chemischen Potentials des Lösungsmittels in Gegenwart eines gelösten Stoffes zurückzuführen. Die Tendenz des Systems, chemische Potentiale in allen Teilen seines Volumens auszugleichen und in einen Zustand mit geringerer freier Energie zu gelangen, bewirkt eine osmotische (Diffusions-) Übertragung von Materie. D) In ​​idealen und extrem verdünnten Lösungen hängt es nicht von der Art des Lösungsmittels und der gelösten Stoffe ab. Bei konstanter Temperatur wird es nur durch die Anzahl bestimmt
"Kinetische Elemente" - Ionen, Moleküle, Assoziate oder kolloidale Teilchen - pro Volumeneinheit der Lösung. Die ersten Messungen von O. wurden von V. Pfeffer (1877) durchgeführt, um wässrige Lösungen von Rohrzucker zu untersuchen. Seine Daten erlaubten J. H. van't Hoff, die Abhängigkeit von O. (1887) von der Konzentration der gelösten Substanz festzustellen, die in ihrer Form mit dem Boyle-Mariotte-Gesetz für ideale Gase übereinstimmt. Es stellte sich heraus, dass O. (P) numerisch gleich dem Druck ist, den der gelöste Stoff gehabt hätte, wenn er sich bei einer gegebenen Temperatur in einem idealen Gaszustand befunden hätte und ein Volumen eingenommen hatte, das dem Volumen der Lösung entsprach. Für sehr verdünnte Lösungen von nicht dissoziierenden Substanzen wird das mit ausreichender Genauigkeit gefundene Muster durch die Gleichung beschrieben:
pi.V = nRT, wobei n die Anzahl der Mole der gelösten Substanz im Volumen der Lösung V ist. R ist die universelle Gaskonstante. T ist die absolute Temperatur. Bei der Dissoziation einer Substanz in einer Lösung in Ionen wird der Faktor i> 1, der Van't-Hoff-Koeffizient, auf der rechten Seite der Gleichung eingeführt. mit der Assoziation des gelösten Stoffes i + und Cl minus werden durch die Kiemen, in Reptilien des Meeres (Schlangen und Schildkröten) und in Vögel durch spezielle Salzdrüsen im Kopfbereich ausgeschieden. Mg 2+ -Ionen, SO4 2-, 18 / 18031124.tif in diesen Organismen werden durch die Nieren ausgeschieden. A d) In hyper- und hypoosmotischen Organismen können sowohl die in der äußeren Umgebung vorherrschenden Ionen als auch metabolische Produkte entstehen. Zum Beispiel wird bei Haifisch und Rochen O. zu 60% durch Harnstoff und Trimethylammonium gebildet. im Blutplasma von Säugetieren - hauptsächlich aufgrund von Na + - und Cl-Ionen minus. in Insektenlarven aufgrund einer Vielzahl von niedermolekularen Metaboliten. In marinen Einzellern, Echinodermen, Cephalopoden-Mollusken, Mixin und anderen isoosmotischen Organismen, in denen O. d.
Der Bereich der mittleren O.-Werte in den Zellen von Organismen, die nicht in der Lage sind, die osmotische Homöostase aufrechtzuerhalten, ist ziemlich groß und hängt von der Art und dem Alter des Organismus, der Art der Zellen und der Umgebung der Umgebung ab. Unter optimalen Bedingungen reicht der Gesamtsaft der Bodenorgane von Sumpfpflanzen von 2 bis 16 at, in Steppen von 8 bis 40 at. In verschiedenen Zellen der Pflanze kann O. dramatisch unterschiedlich sein (z. B. in der Mangrove O. beträgt der Zellsaft etwa 60 atm, und O. in den Xylem-Gefäßen überschreitet 1–2 atm nicht). Homoosmotische Organismen, d.h. die die relative Konstanz von O. aufrechterhalten können, sind durchschnittlich, und der Oszillationsbereich von O. ist unterschiedlich (der Regenwurm ist 3,6 bis 4 atm, Süßwasserfische sind 6,0 ​​bis 6,6, ozeanischer Knochenfisch - 7.8-8.5, Haifisch - 22.3-23.2, Säugetiere - 6.6-8.0 atm). Bei Säugetieren entspricht das O. der Mehrheit der biologischen Flüssigkeiten dem O. des Blutes (eine Ausnahme bilden die von einigen Drüsen ausgeschiedenen Flüssigkeiten - Speichel, Schweiß, Urin usw.). O. von, in Zellen von Tieren durch hochmolekulare Verbindungen (Proteine, Polysaccharide usw.) erzeugt, ist unbedeutend, spielt aber eine wichtige Rolle im Stoffwechsel (vgl. Onkotischer Druck).
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Schematische Darstellung des Osmometers: A-Kammer für Lösung. B - Kamera für das Lösungsmittel. M - Membran. Flüssigkeitsspiegel in den Röhrchen im osmotischen Gleichgewicht: a und b - unter gleichen äußeren Drücken in den Kammern A und B, wenn Rho.A =
Rho.B, gleichzeitig H - eine Flüssigkeitssäule, die den osmotischen Druck ausgleicht. b - bei ungleichen äußeren Drücken, wann Rho.A - Rho.B = pi..

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Osmose und osmotischer Druck

Wenn Sie die Lösung und das Lösungsmittel mit Hilfe einer semipermeablen Trennwand (Membran) trennen, wodurch das Lösungsmittelmolekül und das gelöste Retentionsmolekül ungehindert passieren können, wird die einseitige Diffusion des Lösungsmittels beobachtet.

Diese Art der Diffusion beruht auf der Tatsache, dass die Anzahl der Lösungsmittelmoleküle pro Volumeneinheit größer ist als im gleichen Volumen der Lösung, da in einer Lösung ein Teil des Volumens von gelösten Molekülen eingenommen wird. Infolge der molekularen Bewegung überwiegt die Bewegung der Lösungsmittelmoleküle durch die Membran vom Lösungsmittel in die Lösung in entgegengesetzter Richtung.

Die einseitige Diffusion des Lösungsmittels in die Lösung wird Osmose genannt, und die Kraft, die Osmose verursacht, bezogen auf die Oberflächeneinheit der semipermeablen Membran, wird als osmotischer Druck bezeichnet.

Aufgrund von Osmose und Diffusion unterscheiden sich die Konzentrationsniveaus und die Art und Weise, wie diese Nivellierung erreicht wird, unterscheidet sich grundlegend. Bei der Diffusion wird die Gleichheit der Konzentrationen durch Bewegen der Moleküle des gelösten Stoffes und im Fall der Osmose durch Bewegen der Lösungsmittelmoleküle erreicht.

Der Mechanismus der Osmose kann nicht nur durch die Tatsache erklärt werden, dass semipermeable Membranen die Rolle eines Siebes mit Zellen spielen, durch die Lösungsmittelmoleküle ungehindert passieren, jedoch keine gelösten Moleküle passieren.

Anscheinend ist der Mechanismus der Osmose viel komplizierter. Hier spielen Struktur und Zusammensetzung der Membran eine große Rolle.

Je nach Beschaffenheit der Membran unterscheidet sich der Osmosemechanismus. In einigen Fällen passieren nur die Substanzen, die sich in ihr lösen, die Membran ungehindert, in anderen Fällen interagiert die Membran mit dem Lösungsmittel und bildet Zwischenverbindungen, die leicht zerfallen, und schließlich kann sie auch ein poröses Septum mit bestimmten Porengrößen darstellen.

Um den osmotischen Druck in einem Gefäß mit semipermeablen Wänden zu messen, wird die Testlösung mit einem Stopfen, in den ein Schlauch eingeführt und mit einem Druckmesser verbunden ist, gefüllt und dicht verschlossen. Ein solches Instrument zur Messung des osmotischen Drucks wird Osmometer genannt.

Das Osmometer mit der Lösung wird in ein Gefäß mit einem Lösungsmittel eingetaucht. Zu Beginn des Prozesses diffundiert das Lösungsmittel aus dem äußeren Gefäß mit einer höheren Geschwindigkeit in das Osmometer als aus diesem heraus. Daher steigt der Flüssigkeitsstand im Osmometerrohr an, wodurch in ihm ein hydrostatischer Druck entsteht, der allmählich ansteigt. Wenn sich der hydrostatische Druck erhöht, wird die Diffusionsgeschwindigkeit des Lösungsmittels in das Osmometer und aus dem Osmometer ausgeglichen, was zu einem dynamischen Gleichgewichtszustand führt, und der Anstieg der Flüssigkeit im Osmometerrohr stoppt.

Der durch die Osmose festgestellte hydrostatische Druck dient als Maß für den osmotischen Druck.

Die Messung des osmotischen Drucks mit einem Osmometer ist nicht immer mit ausreichender Genauigkeit möglich, da es keine Membranen gibt, die alle Partikel des gelösten Stoffes zurückhalten können. Der gemessene Wert des osmotischen Drucks für dieselbe Lösung hängt daher in gewissem Maße von der Beschaffenheit der Membran ab.

Osmotischer Druck tritt nur an der Grenze zwischen der Lösung und dem Lösungsmittel (oder einer Lösung mit einer anderen Konzentration) auf, wenn diese Grenze durch ein semipermeables Septum gebildet wird. Die in einem gewöhnlichen Gefäß enthaltene Lösung übt keinen anderen Druck als den üblichen hydrostatischen Druck auf ihre Wände aus. Daher sollte der osmotische Druck nicht als Eigenschaft eines gelösten Stoffes oder Lösungsmittels oder der Lösung selbst betrachtet werden, sondern als Eigenschaft eines Systems aus Lösungsmittel und Lösung mit einer semipermeablen Barriere zwischen ihnen.

Die Gesetze von Raoul sind die gebräuchlichen Namen der quantitativen Gesetze, die 1887 vom französischen Chemiker F. M. Raul entdeckt wurden und einige der kolligativen (abhängig von der Konzentration, aber nicht von der Art des gelösten Stoffes) Eigenschaften von Lösungen beschreiben.

Das erste Gesetz von Raul

Der erste Satz von Raul verbindet den Druck von Sattdampf über einer Lösung mit seiner Zusammensetzung. Es ist wie folgt formuliert:

· Der Partialdruck des gesättigten Dampfes der Lösungskomponente ist direkt proportional zu seinem molaren Anteil in der Lösung, und der Proportionalitätskoeffizient ist gleich dem Druck des gesättigten Dampfes über der reinen Komponente.

Für eine binäre Lösung bestehend aus den Komponenten A und B (Komponente A betrachten wir es als Lösungsmittel), ist es zweckmäßiger, eine andere Formulierung zu verwenden:

· Die relative Abnahme des Partialdampfdrucks des Lösungsmittels über der Lösung hängt nicht von der Art des gelösten Stoffes ab und ist gleich seinem molaren Anteil in der Lösung.

Auf der Oberfläche gibt es weniger Lösungsmittelmoleküle, die verdunsten können, da der gelöste Stoff etwas Platz beansprucht.

Lösungen, für die das Gesetz von Raul erfüllt ist, nennt man Ideal. Ideal für beliebige Konzentrationen sind Lösungen, deren Komponenten in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften sehr ähnlich sind (optische Isomere, Homologe usw.) und deren Bildung nicht von einer Volumenänderung und der Freisetzung oder Aufnahme von Wärme begleitet wird. In diesem Fall sind die Kräfte der intermolekularen Wechselwirkung zwischen homogenen und heterogenen Partikeln ungefähr gleich, und die Bildung einer Lösung ist nur auf den Entropiefaktor zurückzuführen.

Abweichungen vom Gesetz von Raul

Lösungen, deren Komponenten sich in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften erheblich unterscheiden, gehorchen dem Gesetz von Raul nur im Bereich sehr geringer Konzentrationen; Bei hohen Konzentrationen werden Abweichungen vom Raul-Gesetz beobachtet. Der Fall, in dem die wahren Partialdampfdrücke über der Mischung größer sind als die nach dem Raul-Gesetz berechneten, werden als positive Abweichungen bezeichnet. Der umgekehrte Fall liegt vor, wenn die Dampfpartialdrücke der Komponenten geringer sind als die berechneten - negative Abweichungen.

Der Grund für Abweichungen vom Raulschen Gesetz ist die Tatsache, dass homogene Partikel anders als heterogen interagieren (stärker bei positiven und schwächer bei negativen Abweichungen).

Reale Lösungen mit positiven Abweichungen vom Raulschen Gesetz werden aus reinen Komponenten mit Wärmeaufnahme gebildet (Δ½Lösung > 0); das Volumen der Lösung ist größer als die Summe der Anfangsvolumina der Komponenten (ΔV> 0). Lösungen mit negativen Abweichungen vom Raulschen Gesetz werden unter Freisetzung von Wärme gebildet (Δ½Lösung -1 kg. Da die einmolare Lösung nicht unendlich verdünnt ist, ist das zweite Raul-Gesetz dafür im Allgemeinen nicht erfüllt, und die Werte dieser Konstanten werden durch Extrapolation der Abhängigkeit aus dem Bereich niedriger Konzentrationen auf m = 1 mol / kg erhalten.

Für wässrige Lösungen in den Gleichungen des zweiten Satzes von Raul wird die molare Konzentration manchmal durch molare ersetzt. Im Allgemeinen ist ein solcher Austausch nicht zulässig und kann bei Lösungen, deren Dichte von 1 g / cm³ abweicht, zu erheblichen Fehlern führen.

Der zweite Satz von Raul ermöglicht die experimentelle Bestimmung der Molekülmassen von Verbindungen, die in einem bestimmten Lösungsmittel nicht dissoziieren können. Es kann auch verwendet werden, um den Dissoziationsgrad von Elektrolyten zu bestimmen.

Elektrolytlösungen [bearbeiten]

Raulsche Gesetze werden nicht erfüllt (auch unendlich verdünnt) und führen Elektrolytlösungen. Um diesen Abweichungen Rechnung zu tragen, führte Vant-Hoffs eine Korrektur der obigen Gleichungen ein, den isotonischen Koeffizienten i, der implizit die Dissoziation der Moleküle der gelösten Substanz berücksichtigt:

Das Fehlen von Elektrolytlösungen nach Raouls Gesetzen und das Vant-Hoff-Prinzip dienten S. Arrhenius als Ausgangspunkt für die Erstellung einer Theorie der elektrolytischen Dissoziation.

Elastizitätssättigung - die Elastizität von Wasserdampf, die maximal mögliche Temperatur. Es ist umso größer, je höher die Temperatur ist. Als Folge beginnt die Wasserdampfkondensation.

Die Ebullioskop-Konstante ist die Differenz zwischen dem Siedepunkt einer Lösung und der Temperatur eines reinen Lösungsmittels.

Die Kryokonstante ist die Differenz zwischen dem Gefrierpunkt der Lösung und der Temperatur des reinen Lösungsmittels.

74. Das Phänomen der Osmose, ihre Rolle in biologischen Systemen. Osmotischer Druck. Vant-Hoff-Gesetz.

Lösungen isotonisch, hypo- und hypertonisch.

Das Phänomen der Osmose wird in solchen Umgebungen beobachtet, in denen die Mobilität des Lösungsmittels größer ist als die Mobilität der gelösten Stoffe. Ein wichtiger Sonderfall der Osmose ist die Osmose durch eine semipermeable Membran. Halbdurchlässige Membranen werden Membranen genannt, die nicht für alle eine ausreichend hohe Permeabilität haben, sondern nur für einige Substanzen, insbesondere für ein Lösungsmittel. (Die Beweglichkeit der gelösten Stoffe in der Membran tendiert gegen null). In der Regel ist dies auf die Größe und Beweglichkeit von Molekülen zurückzuführen. Beispielsweise ist ein Wassermolekül kleiner als die meisten Moleküle gelöster Stoffe. Wenn eine solche Membran die Lösung von dem reinen Lösungsmittel trennt, stellt sich heraus, dass die Konzentration des Lösungsmittels in der Lösung weniger hoch ist, da dort ein Teil seiner Moleküle durch gelöste Moleküle ersetzt wird (siehe Abb. 1). Infolgedessen treten die Übergänge der Lösungsmittelpartikel aus dem Kompartiment, das reines Lösungsmittel enthält, häufiger auf als in die entgegengesetzte Richtung. Dementsprechend nimmt das Volumen der Lösung zu (und die Konzentration der Substanz wird abnehmen), während das Volumen des Lösungsmittels entsprechend abnimmt.

Bedeutung der Osmose

Die Osmose spielt bei vielen biologischen Prozessen eine wichtige Rolle. Die Membran, die die normale Blutzelle umgibt, ist nur für Wassermoleküle, Sauerstoff, einige im Blut gelöste Nährstoffe und Produkte der Zellaktivität durchlässig; Für große Proteinmoleküle, die in der Zelle aufgelöst werden, ist es undurchdringlich. Daher bleiben Proteine, die für biologische Prozesse so wichtig sind, in der Zelle.

Die Osmose ist an der Übertragung von Nährstoffen in den Stämmen hoher Bäume beteiligt, bei denen die Kapillarübertragung diese Funktion nicht erfüllen kann.

Osmose ist in der Labortechnik weit verbreitet: bei der Bestimmung der molaren Eigenschaften von Polymeren, der Konzentration von Lösungen und der Untersuchung verschiedener biologischer Strukturen. Osmotische Phänomene werden manchmal in der Industrie verwendet, beispielsweise bei der Herstellung bestimmter polymerer Materialien, der Reinigung von stark mineralisiertem Wasser durch das Verfahren der Umkehrosmose von Flüssigkeiten.

Pflanzenzellen nutzen die Osmose auch, um das Volumen der Vakuole zu vergrößern, sodass sie die Zellwände ausdehnt (Turgor-Druck). Pflanzenzellen tun dies, indem sie Saccharose speichern. Durch Erhöhen oder Verringern der Saccharosekonzentration im Zytoplasma können Zellen die Osmose regulieren. Dies erhöht die Elastizität der Gesamtanlage. Viele Pflanzenbewegungen sind mit Änderungen des Turgor-Drucks verbunden (z. B. Bewegungen der Schnurrhaare von Erbsen und anderen Kletterpflanzen). Süßwasserprotozoen haben auch eine Vakuole, aber die Aufgabe der einfachsten Vakuolen besteht nur darin, überschüssiges Wasser aus dem Zytoplasma zu pumpen, um eine konstante Konzentration der darin gelösten Substanzen aufrechtzuerhalten.

Osmose spielt auch eine wichtige Rolle in der Ökologie von Gewässern. Wenn die Konzentration von Salz und anderen Substanzen im Wasser steigt oder fällt, sterben die Bewohner dieser Gewässer aufgrund der nachteiligen Auswirkungen der Osmose.

Osmotischer Druck (als π bezeichnet) - übermäßiger hydrostatischer Druck auf die Lösung, der durch eine semipermeable Membran vom reinen Lösungsmittel getrennt wird, bei der die Diffusion des Lösungsmittels durch die Membran aufhört. Dieser Druck neigt dazu, die Konzentrationen beider Lösungen aufgrund der Gegendiffusion von gelöstem Stoff und Lösungsmittelmolekülen auszugleichen.

LAW VANT-GOFFA beschreibt die Abhängigkeit des OSMOTISCHEN DRUCKS verdünnter Lösungen von der Temperatur und der molaren Konzentration der Lösung:
Van't Hoff kam zu dem Schluss, dass das Avogadro-Gesetz auch für verdünnte Lösungen gilt. Er stellte experimentell fest, dass der osmotische Druck, der ein Maß für den Wunsch zweier unterschiedlicher Lösungen auf beiden Seiten der Membran ist, die Konzentration auszugleichen, in schwachen Lösungen nicht nur von der Konzentration, sondern auch von der Temperatur abhängt und daher den Gesetzen der Thermodynamik von Gasen gehorcht. Van't Hoff drückte den osmotischen Druck mit der Formel PV = iRT aus, wobei P den osmotischen Druck einer in einer Flüssigkeit gelösten Substanz bedeutet; V ist die Lautstärke; R ist die Gaskonstante; T - Temperatur und i - Koeffizient, der für Gase oft gleich 1 ist, und für salzhaltige Lösungen mehr als eine. Van't Hoff konnte erklären, warum sich der Wert von i ändert, indem er diesen Koeffizienten der Anzahl der Ionen in Lösung zuordnet. Die von Van't Hoff durchgeführten Studien zu verdünnten Lösungen waren der Grund für die Theorie von S.Arhenius 'Theorie der elektrolytischen Dissoziation. Anschließend kam Arrhenius in Amsterdam an und arbeitete mit Vant-Hoff zusammen.

Isotonische Lösung (isoosmotische Lösung) - eine Lösung, deren osmotischer Druck gleich dem osmotischen Druck von Blutplasma ist; B. 0,9% ige wässrige Lösung von Natriumchlorid, 5% ige wässrige Glucoselösung. Alle diese Lösungen werden zur Behandlung verschiedener Krankheiten verwendet, um die Intoxikation und andere Manifestationen der Krankheit zu lindern. Isotonische Rasvtora führen im Gegensatz zu hypertonisch und hypertonisch (nicht zur intravenösen Verabreichung verwendet) bei intravenöser Verabreichung nicht zur Hämolyse roter Blutkörperchen.

Hypotonische Lösungen unterscheiden sich von isotonisch niedrigeren Konzentrationen und dementsprechend niedrigerem osmotischem Druck. Bei Kontakt mit Geweben dringt Wasser aus hypotonischen Lösungen in die Gewebezellen ein. Als Ergebnis schwellen sie an, und wenn sich Wasser übermäßig in ihnen ansammelt, zerreißen die Zellmembranen, d. H. Die Zelllyse.

Die Verwendung hypotoner Natriumchloridlösungen in der Praxis ist sehr begrenzt. In einigen Fällen werden sie zur Herstellung von Lösungen für Substanzen verwendet, die zur Infiltrationsanästhesie verwendet werden. Die Wirkung von Anästhetika in hypotonischen Lösungen wird verstärkt, da letztere dazu beitragen, Substanzen stärker in Gewebe einzudringen.

Hypertonische Lösungen, Lösungen, deren osmotischer Druck höher ist als der osmotische Druck in pflanzlichen oder tierischen Zellen und Geweben. Abhängig von der funktionellen, Spezies- und ökologischen Spezifität der Zellen ist der osmotische Druck in ihnen unterschiedlich, und die Lösung, die für einige Zellen hypertonisch ist, kann für andere isotonisch oder sogar hypoton sein. Es saugt Wasser aus den Zellen an, wodurch das Volumen abnimmt, und die weitere Kompression stoppt, und das Protoplasma bleibt hinter den Zellwänden zurück (siehe Plasmolyse). Rote Blutkörperchen von Menschen und Tieren in G. p. verlieren auch Wasser und nehmen an Volumen ab. G. r. In Kombination mit hypotonischen Lösungen werden isotonische Lösungen verwendet, um den osmotischen Druck in lebenden Zellen und Geweben zu messen.