загрузка...
загрузка...
На головну

ОСМОС. Осмотична І онкотичноготиск

  1. абсолютний тиск
  2. Артеріальний тиск
  3. АРТЕРІАЛЬНИЙ ТИСК
  4. Венний пульс І венозного тиску
  5. Внутрішньочерепний тиск
  6. Питання 4. Безпека експлуатації посудин, що працюють під тиском.
  7. тиск

Розглянемо випадок, коли на шляху дифузії частинок розчиненої речовини і розчинника знаходиться мембрана з виборчої проникністю, через яку вільно проходять молекули розчинника, а молекули розчиненої речовини практично не проходять. Кращою виборчої проникністю володіють мембрани, виготовлені з природних тканин тваринного і рослинного походження (стінки кишок і сечового міхура, різні рослинні тканини).

Осмосом називається мимовільна дифузія молекул розчинника крізь мембрану з виборчої проникністю.

 
 

- болишей площі поверхні мембрани, вільної від частинок розчиненої речовини з боку чистого розчинника s1, ніж з боку розчину s2, де частина поверхні мембрани зайнята частками розчиненої речовини, т. е. s1> s2;

Мал. 6.7. Осмос в системі розчинник - розчин, розділені мембраною з виборчою проникністю

- Більшої рухливості молекул розчинника в чистому розчиннику, ніж в розчині, де є міжмолекулярної взаємодії між речовиною і розчинником, що зменшує рухливість молекул розчинника.

 
 

 Через цих відмінностей через деякий час, внаслідок зменшення різниці концентрації розчинника в розділених частинах системи і появи надлишкового гідростатичного тиску з боку розчину, швидкість дифузії розчинника будуть змінюватися по-різному:  - Зменшуватися, а  - Збільшуватися. Ця обставина обов'язково призведе до настання в системі стану динамічного фізико-хімічної рівноваги, що характеризується рівністю швидкостей дифузії молекул розчинника через мембрану

З'являється надлишкова гідростатичні дшішпіс в системі є наслідком осмосу, тому це тиск називається осмотичним.

Осмотичним тиском ( ) Називають надлишковий гідростатичний тиск, що виникає в результаті осмосу і приводить до вирівнювання швидкостей взаємного проникнення молекул розчинника крізь мембрану з виборчої проникністю.

В. Пфеффер і Я. Вант-Гофф, вивчаючи кількісну залежність осмотичного тиску від зовнішніх чинників, встановили, що воно підпорядковується об'єднаному газовому закону Менделєєва - Клапейрона:

де с - молярна концентрація речовини в розчині, моль / л.

З цього рівняння видно, що осмотичний тиск не залежить від природи розчиненої речовини, а залежить тільки від числа частинок в розчині і від температури. Однак це рівняння справедливе тільки для розчинів, в яких відсутня взаємодія частинок, т. Е. Для ідеальних розчинів. У реальних розчинах мають місце міжмолекулярні взаємодії між молекулами речовини і розчинника, які можуть призводити або до дисоціації молекул розчиненої речовини на іони, або до асоціації молекул розчиненої речовини з утворенням з них асоціатів.

Дисоціація молекул речовини у водному розчині характерна для електролітів (див. Розд. 7.1). В результаті дисоціації число частинок в розчині збільшується.

Асоціація спостерігається, якщо молекули речовини краще взаємодіють між собою, ніж з молекулами розчинника. В результаті асоціації число частинок в розчині зменшується.

Для обліку міжмолекулярних взаємодій в реальних розчинах Вант-Гофф запропонував використовувати ізотонічний коефіцієнт l. Для молекул розчиненої речовини фізичний зміст ізотонічного коефіцієнта:

Для розчинів неелектролітів, молекули яких не дисоціюють і мало схильні до асоціації, i = 1.

Для водних розчинів електролітів внаслідок дисоціації i> 1, причому максимальне його значення (lmax) Для даного електроліту дорівнює числу іонів в його молекулі:

Для розчинів, в яких речовина знаходиться у вигляді асоціатів, i < 1, що характерно для колоїдних розчинів. Для розчинів білків і високомолекулярних речовин величина i залежить від концентрації і природи цих речовин (розд. 27.3.1).

З урахуванням міжмолекулярних взаємодій осмотичнийтиск для реальних розчинів одно:

Це рівняння правильно відображає спостережуване в експерименті осмотичнийтиск розчинів з однаковою масовою часткою речовини, але з різною природою і станом речовини в розчині (табл. 6.2).

При осмосі молекули розчинника переважно рухаються через мембрану в тому напрямку, де концентрація частинок речовини більше, а концентрація розчинника менше. Іншими словами, в результаті осмосу відбувається всмоктування розчинника в ту частину системи, де концентрація частинок речовини більше. Якщо осмотичний тиск у розчинів однакове, то вони називаються ізотонічними і між ними відбувається справді рівноважний обмін розчинником. У разі контакту двох розчинів з різним осмотичним тиском гіпертонічним розчином називається той, у якого осмотичнийтиск більше, а гипотоническим - розчин з меншим осмотичним тиском. Гіпертонічний розчин всмоктує розчинник з гипотонического розчину, прагнучи вирівняти концентрації речовини шляхом перерозподілу розчинника між контактуючими розчинами.

Осмотична осередок - це система, відокремлена від навколишнього середовища мембраною з виборчою проникністю. Всі клітини живих істот є осмотическими осередками, які здатні поглинати розчинник з навколишнього середовища або, навпаки, його віддавати, в залежності від концентрацій розчинів, розділених мембраною.

В результаті ендоосмоса вода дифундує в клітку, відбувається набухання клітини з появою напруженого стану клітини, званого тургор. У рослинному світі тургор допомагає рослині зберігати вертикальне положення і певну форму.

 
 

 Якщо різниця в концентраціях зовнішнього і внутрішнього розчину досить велика, а міцність оболонки клітини невелика, то ендоосмос призводить до руйнування клітинної мембрани і лизису клітини. Саме ендоосмос є причиною гемолізу еритроцитів крові з виділенням гемоглобіну в плазму (див. рис. 6.9). Ендоосмос відбувається, якщо клітина виявляється в гіпотонічному розчині.

Екзоосмос - Рух розчинника з осмотичної осередки в навколишнє середовище. Умова екзоосмоса:

 
 

В результаті екзоосмоса вода дифундує з клітки в плазму і відбувається стиснення і зморщування оболонки клітини, зване Плазмоліз. Екзоосмос має місце, якщо клітина виявляється в гіпертонічної середовищі. Явище екзоосмоса спостерігається, наприклад, при посипання ягід або фруктів цукром, а овочів, м'яса або риби - сіллю. При цьому відбувається консервування продуктів харчування завдяки знищенню мікроорганізмів внаслідок їх плазмолізу.

При приготуванні фізіологічних розчинів необхідно враховувати їх осмотичні властивості, тому їх концентрацію виражають через осмолярність концентрацію (осмолярність) (Див. Додаток 1).

осмолярність концентрація - Сумарне молярное кількість всіх кінетично активних, т. Е. Здатних до самостійного руху, частинок, що містяться в 1 літрі розчину, незалежно від їх форми, розміру і природи.

Осмолярність концентрація розчину пов'язана з його молярної концентрацією через ізотонічний коефіцієнт з = ic (X).

Роль осмосу в біології та медицині. Осмос є однією з причин, які обумовлюють надходження води і розчинених в ній речовин із ґрунту по стеблу або стовбура рослини до листя, так як  . Осмотичний тиск рослинних клітин коливається від 5 до 20 ат, а у рослин пустель досягає навіть 70 ат.

Особливістю вищих тварин і людини є сталість осмотичного тиску у багатьох фізіологічних системах, і перш за все в системі кровообігу. Постійність осмотичного тиску називається ізоосмія. Осмотичний тиск людини досить постійно і становить 740-780 кПа (7,4-7,8 ат) при 37 ° С. Воно обумовлено головним чином присутністю в крові катіонів та аніонів неорганічних солей і в меншій мірі - наявністю колоїдних частинок і білків. Присутність в плазмі крові формених елементів (еритроцитів, лейкоцитів, тромбоцитів і кров'яних пластинок) майже не впливає на осмотичний тиск. Постійність осмотичного тиску в крові регулюється виділенням парів води при диханні, роботою нирок, виділенням поту і т. Д.

 
 


Мал. 6.8. Роль онкотичного тиску крові в капілярному обміні води

Осмотичний тиск крові, створюване за рахунок білків плазми крові, зване онкотичного тиску, хоча і становить величину порядку 2,5-4,0 кПа, але грає виключно важливу роль в обміні водою між кров'ю і тканинами, в розподілі її між судинним руслом і позасудинним простором.

онкотичноготиск - Це осмотічекое тиск, що створюється за рахунок наявності білків в біорідинах організму.

Онкотичноготиск крові становить 0,5% сумарного осмотичного тиску плазми крові, але його величина порівнянна з гідростатичним тиском в кровоносній системі (рис. 6.8).

Мал. 6.9. Зміна еритроцита в розчинах з різним осмотичним тиском 77пр_ра:

а - Ізотонічний розчин (0,9% NaCl); б - гіпертонічний розчин (2% NaCl); в - гіпотонічний розчин (0,1% NaCl)

Гідростатичний тиск крові падає від артеріальної частини кровоносної системи до венозної. Якщо в артеріальній частині капілярів гідростатичний тиск більше онкотичного тиску, то в венозної - менше. Це забезпечує переміщення води з артеріальних капілярів в міжклітинну рідину тканин, а венозні капіляри, навпаки, втягують міжклітинну рідину. Причому інтенсивність такого перенесення води прямо пропорційна різниці між Ргідр и ОНК.

При зниженні онкотичного тиску крові, яке спостерігається при гіпопротеїнемії (зниження вмісту білка в плазмі), викликаної голодуванням, порушенням травлення або виділенням білка з сечею при хворобі нирок, зазначене співвідношення тисків ргідр и 0HK порушується. Це призводить до перерозподілу рідини в сторону тканин, і в результаті виникають онкотпіческіе набряки ( "Голодні" або "ниркові").

Осмотичного тиску крові людини відповідає осмо-лярная концентрація частинок від 290 до 300 мОсм / л. У медичній і фармацевтичній практиці ізотонічними (Фізіологічними) розчинами називають розчини, які характеризуються таким же осмотичним тиском, як і плазма крові (рис. 6.9, а). Такими розчинами є 0,9% розчин NaCl (0,15 моль / л), в якому i = 2, і 5% розчин глюкози (0,3 моль / л). У всіх випадках, коли в кров'яне русло, м'язову тканину, спинномозковий канал і т. Д. З терапевтичними цілями вводять розчини, необхідно пам'ятати про те, щоб ця процедура не привела до "осмотическому конфлікту" через відмінності осмотичних тисків розчину, що вводиться і даної системи організму. Якщо, наприклад, внутрішньовенно ввести розчин, гіпертонічний по відношенню до крові, то внаслідок екзоосмоса еритроцити будуть зневоднюється і зморщуватися - плазмоліз (Рис. 6.9, б). Якщо ж вводиться розчин гіпотонічен по відношенню до крові, то спостерігається "осмотичний шок" і внаслідок ендоосмоса може статися розрив еритроцитарних оболонок - гемоліз (Рис. 6.9, в). Початкова стадія гемолізу відбувається при місцевому зниженні осмотичного тиску до 360-400 кПа (3,5-3,9 ат), а повний гемоліз - при 260-300 кПа (2,5-3,0 ат).

Зміна осмотичного рівноваги в біосистемах організму може бути викликано порушенням обміну речовин, секреторними процесами і надходженням їжі. Крім того, будь-яке фізичне напруження, яке посилює обмін речовин, може сприяти підвищенню тиску крові. Незважаючи на ці порушення, осмотичний тиск крові підтримується постійним, хоча хімічний склад крові може значно змінюватися. При виникненні осмотичної гіпертонії крові сполучна тканина, що знаходиться в місці порушення, віддає в кров воду і забирає з неї солі майже відразу і до тих пір, поки осмотичний тиск крові або тканинної рідини не повернеться до нормального значення. Після цієї швидкої реакції включаються нирки, які відповідають на збільшення кількості будь-яких солей підвищеним їх виділенням, поки не буде відновлений нормальний склад сполучної тканини і крові. Осмотичний тиск сечі, зберігаючи норму, може змінюватися в межах від 7,0 до 25 ат (690-2400 кПа). Подібна регуляція має певні межі, і тому для її посилення може знадобитися надходження води або солей ззовні. Тут вступає в дію вегетативна нервова система. Почуття спраги після фізичної роботи (підвищений обмін речовин) або при нирковій недостатності (накопичення речовин в крові через недостатнє їх виділення) - це прояв осмотичної гіпертонії. Зворотне явище спостерігається в разі сольового голоду, що викликає осмотичну гіпотонію.

Запалення виникає в результаті різкого місцевого посилення обміну речовин. Причиною запалення можуть бути різні впливу - хімічні, механічні, термічні, інфекційні та радіаційні. Внаслідок підвищеного місцевого обміну речовин посилюється розпад макромолекул на більш дрібні молекули, що збільшує концентрацію частинок у вогнищі запалення. Це призводить до місцевого підвищення осмотичного тиску, виділення у вогнище запалення великої кількості рідини з навколишніх тканин і утворення ексудату. У медичній практиці використовують гіпертонічні розчини або марлеві пов'язки, змочені гіпертонічним розчином NaCl, який відповідно до закономірностями осмосу всмоктує рідину в себе, що сприяє постійному очищенню рани від гною або усунення набряку. У деяких випадках для цих же цілей використовують етиловий спирт або його концентровані водні розчини, які гіпертонічності щодо живих тканин. На цьому грунтується їх дезинфікуючу дію, так як вони сприяють плазмолізу бактерій і мікроорганізмів.

Дія проносних засобів - гіркої солі MgS04 - 7Н2О і глауберової солі Na2S04 - 10Н2О також засновано на явищі осмосу. Ці солі погано всмоктуються через стінки кишечника, тому вони створюють в ньому гіпертонічну середу і викликають надходження в кишечник великої кількості води через його стінки, що призводить до послаблювальну дію. Слід мати на увазі, що розподіл і перерозподіл води в організмі відбувається і по іншим більш специфічним механізмам, але осмос
 
 

 грає в цих процесах провідну роль, а значить, він відіграє провідну роль і в підтримці гомеостазу.



Попередня   121   122   123   124   125   126   127   128   129   130   131   132   133   134   135   136   Наступна

ОСОБЛИВОСТІ КІНЕТИКИ ГЕТЕРОГЕННИХ РЕАКЦИЙ | ОСОБЛИВОСТІ КІНЕТИКИ ланцюгових РЕАКЦИЙ | ХІМІЧНА РІВНОВАГА | ЗСУВ ХІМІЧНОГО РІВНОВАГИ | Ферментативного каталізу І ЙОГО ОСОБЛИВОСТІ | Автоколивальні БІОХІМІЧНІ ПРОЦЕСИ | РОЗЧИНИ І ЇХ Колігативні властивості | ВОДА ЯК РОЗЧИННИК ТА ЇЇ РОЛЬ У ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ОРГАНІЗМУ | ТЕРМОДИНАМІКА ПРОЦЕСУ РОЗЧИНЕННЯ | З. СПОСОБИ ВИРАЖЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ РОЗЧИНІВ |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати