محلول مفرط التوتر: مكونات ، تحضير ، أمثلة - كيمياء - 2026

A حل مفرط التوتر هو الذي عندما وضعت في اتصال مع حل آخر، مفصولة نفاذية الغشاء إلى الماء ولكن منيع في الأملاح، وصافي تدفق المياه يحدث تجاهها، حتى يتم التوصل إلى الأسمولية متساوية (تركيز) في القسمين.

مثال تمثيلي للغاية هو عندما يتم وضع خلايا الدم الحمراء في محلول مفرط التوتر. تساوي الأسمولية في كريات الدم الحمراء ، مثلها مثل جميع سوائل الجسم داخل الخلايا وخارجها ، حوالي 300 ملي أسمول / لتر.

تفاعل الخلية مع محلول مفرط التوتر. المصدر: غابرييل بوليفار.

لذلك ، يجب أن تكون الأسمولية لمحلول مفرط التوتر أكبر من 300 ملي أوسم / لتر. في ظل هذه الظروف ، يحدث تدفق للماء من داخل كريات الدم الحمراء إلى المحلول المحيط. يمكن رؤية نفس السلوك في أي نوع من الخلايا ويتم تمثيله بشكل عام في الصورة أعلاه.

يوجد خارج الخلية كمية أكبر من المذاب (الدوائر الصفراء) ، لذلك تنشغل الجزيئات في ترطيبها ؛ أي أن هناك عدد أقل من جزيئات الماء "الحرة". تعطي الخلية الماء لمحيطها ، مما يقلل من حجمها ويتجعد مثل الزبيب. ومن ثم ، فإن الماء داخل الخلية يكون "أكثر تركيزًا" منه في الوسط خارج الخلية.

مكونات المحاليل مفرطة التوتر

يتكون المحلول مفرط التوتر من مذيب ، عادة ماء ، ومذابات يمكن أن تكون أملاحًا أو سكريات نقية ، أو خليطًا منها. الطريقة المعتادة للتعبير عن تركيز المحلول ، كدالة لعدد الجسيمات وليس الكثير من تركيزاتها الفردية ، هي من خلال الأسمولية.

أيضًا ، يجب أن يكون هناك حجرة مفصولة بحاجز شبه نافذ ، وهو في حالة الخلايا عبارة عن غشاء طبقة مزدوجة من الدهون. تستطيع جزيئات الماء ، بالإضافة إلى الجزيئات المحايدة الأخرى ، التسلل عبر غشاء الخلية ، لكن الشيء نفسه لا يحدث مع الأيونات.

يجب أن يكون الوسط المائي الذي يحيط بالخلية أكثر تركيزًا في المذاب ، وبالتالي "تخفيف" أكثر في الماء. وذلك لأن جزيئات الماء تحيط بالجزيئات الذائبة ، مع القليل من الجزيئات التي تنتشر بحرية في الوسط.

يؤدي هذا الاختلاف في الماء الحر داخل وخارج الخلية إلى التدرج الذي يتم من خلاله إنشاء التناضح ، أي التباين في التركيزات بسبب إزاحة المذيب من خلال حاجز ، دون انتشار المذاب.

تجهيز

يتم تحضير محلول مفرط التوتر مثل جميع المحاليل: يتم وزن مكونات المحلول وإحضارها إلى حجم معين عن طريق إذابتها في الماء. ولكن لمعرفة ما إذا كان المحلول مفرط التوتر بالنسبة للخلايا ، يجب أولاً حساب الأسمولية الخاصة به ومعرفة ما إذا كان أكبر من 300 ملي أوسمول / لتر:

الأسمولية = m v g

حيث m هي مولارية المذاب ، v عدد الجسيمات التي ينفصل فيها المركب ، و g المعامل التناضحي. هذا الأخير هو عامل يصحح تفاعل الجسيمات المشحونة كهربائيًا (الأيونات) وقيمته هي 1 للمحاليل المخففة والمواد التي لا تنفصل ؛ مثل الجلوكوز.

يتم حساب الأسمولية الكلية للمحلول عن طريق إضافة الأسمولية المقدمة من كل من المركبات الموجودة في المحلول.

- مثال

حدد الأسمولية لمحلول يحتوي على 5٪ جلوكوز (MW = 180 جم / مول) و 0.9٪ كلوريد صوديوم (MW = 58.5 جم / مول) واستنتج ما إذا كان المحلول مفرط التوتر أم لا.

الخطوة الأولى

أولا عليك حساب مولارية الجلوكوز. تركيز الجلوكوز 5 جم / 100 مل ويتم التعبير عنه بوحدات جم / لتر:

(5 جم ÷ 100 مل) 1000 مل

تركيز الجلوكوز = 50 جم / لتر

مولارية الجلوكوز (مولات / لتر) = (50 جم / لتر) ÷ (180 جم / مول)

= 0.277 مول / لتر

الأسمولية الناتجة عن الجلوكوز = المولارية. عدد الجسيمات التي ينفصل فيها. المعامل التناضحي (جم).

في هذه الحالة ، قيمة المعامل التناضحي تساوي 1 ويمكن إيقافها. يحتوي الجلوكوز فقط على روابط تساهمية في هيكله لا تنفصل في محلول مائي ، وبالتالي فإن v تساوي 1. وبالتالي ، فإن الأسمولية للجلوكوز تساوي مولاريته.

الأسمولية الناتجة عن الجلوكوز = 0.277 Osm / L

= 277 الميلي أسمول / لتر

الخطوة الثانية

نحسب المولارية والأسمولية للمذاب الثاني ، وهو NaCl. نعبر أيضًا عن تركيزه في جم / لتر:

معبراً عنه في جم / لتر = (0.9 جم ÷ 100 مل) 1000 مل

= 9 جم كلوريد الصوديوم / لتر

المولارية (مولات / لتر) = (9 جم / لتر) ÷ (58.5 جم / مول)

= 0.153 مول / لتر

ونحسب الأسمولية لها:

الأسمولية = المولارية 2 1

يتفكك كلوريد الصوديوم إلى جسيمين: Na ⁺ و Cl ^-. ولهذا السبب فإن قيمة v هي 2.

الأسمولية = 0.153 مول / لتر · 2 · 1

الأسمولية = 0.306 Osm / L

= 306 الميلي أسمول / لتر

خطوة ثالثة

أخيرًا نحسب الأسمولية للمحلول ونقرر ما إذا كان مفرط التوتر أم لا. لهذا ، يجب أن نضيف الأسمولية التي يوفرها الجلوكوز والأسمولية التي يوفرها NaCl:

الأسمولية الكلية للمحلول = 0.277 osm / L + 0.306 osm / L

الأسمولية للمحلول = 0.583 Osm / L أو 583 mOsm / L

الأسمولية للخلايا والسوائل التي تغمرها: البلازما والسائل الخلالي ، حوالي 300 ملي أسمول / لتر. لذلك ، يمكن اعتبار أن محلول الجلوكوز وكلوريد الصوديوم ، مع الأسمولية 583 ملي أسمول / لتر ، هو محلول مفرط التوتر فيما يتعلق بالبيئة الخلوية.

أمثلة على الحلول مفرطة التوتر

10٪ دكستروز رقم 2 (محلول جلوكوز مفرط التوتر)

يتكون هذا المحلول مفرط التوتر من 10 جم من سكر العنب والماء المقطر بكمية كافية لـ 100 مل. الأسمولية لها هي 504 ملي أسمول / لتر.

يستخدم هذا المحلول لعلاج انخفاض الجليكوجين في الكبد وانخفاض تركيز الجلوكوز في البلازما واضطرابات التمثيل الغذائي الأخرى.

0.45٪ سكر العنب

يتكون هذا المحلول من 5 جم من سكر العنب ، و 0.45 جم من كلوريد الصوديوم ، وماء مقطر كافٍ لحجم 100 مل. الأسمولية لها 406 ملي أسمول / لتر

يتم استخدامه في تقليل نسبة الجليكوجين في الكبد وفي نقص كلوريد الصوديوم.

10٪ مانيتول

يتكون هذا المحلول من 10 جم من مانيتول وماء مقطر بكمية كافية لـ 100 مل. الأسمولية هي 549 ملي أسمول / لتر.

يتم استخدامه لزيادة إفراز الكلى للماء (مدر للبول الاسموزي) ولعلاج الفشل الكلوي.

المراجع

1. De Lehr Spilva، A. and Muktans، Y. (1999). دليل التخصصات الصيدلانية في فنزويلا. XXXVª الطبعة. طبعات عالمية.
2. ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
3. هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (11 فبراير 2020). ما هو الحل مفرط التوتر؟ تم الاسترجاع من: thinkco.com
4. ويكيبيديا. (2020). توترية. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
5. كيفن بيك. (21 سبتمبر 2018). ما هو محلول مفرط التوتر. تم الاسترجاع من: sciencing.com