محلول متساوي التوتر: مكونات ، تحضير ، أمثلة - مادة الاحياء - 2026

على محلول متساوي التوتر واحد هو أن يعرض نفس تركيز المذاب فيما يتعلق حل فصل أو عزل من قبل حاجز نصف نافذ. يسمح هذا الحاجز للمذيب بالمرور ، ولكن ليس كل الجسيمات الذائبة.

في علم وظائف الأعضاء ، يشير المحلول المعزول المذكور إلى السائل داخل الخلايا ، أي داخل الخلايا ؛ بينما يتوافق الحاجز شبه المنفصل مع غشاء الخلية ، الذي يتكون من طبقة ثنائية الدهون يمكن من خلالها توتر جزيئات الماء في الوسط خارج الخلية.

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

توضح الصورة أعلاه ما هو المقصود بالمحلول متساوي التوتر. يكون "تركيز" الماء هو نفسه داخل الخلية وخارجها ، لذلك تدخل جزيئاتها أو تغادر عبر غشاء الخلية بترددات متساوية. لذلك ، إذا دخل جزيئين من الماء إلى الخلية ، فسيخرج اثنان منهم في نفس الوقت إلى البيئة خارج الخلية.

تحدث هذه الحالة ، التي تسمى تساوي التوتر ، فقط عندما يحتوي الوسط المائي ، داخل الخلية وخارجها ، على نفس العدد من الجسيمات المذابة. وبالتالي ، سيكون المحلول متساوي التوتر إذا كان تركيز المواد المذابة فيه مشابهًا لتركيز السائل أو الوسط داخل الخلايا. على سبيل المثال ، 0.9٪ من المحلول الملحي متساوي التوتر.

مكونات الحلول متساوي التوتر

لكي يكون هناك محلول متساوي التوتر ، يجب عليك أولاً التأكد من حدوث التناضح في المحلول أو وسط المذيب وليس انتشار المذاب. هذا ممكن فقط في حالة وجود حاجز شبه نفاذي ، والذي يسمح لجزيئات المذيبات بالمرور ، ولكن ليس الجزيئات الذائبة ، وخاصة المواد المذابة كهربائياً ، الأيونات.

وبالتالي ، لن يكون المذاب قادرًا على الانتشار من مناطق أكثر تركيزًا إلى مناطق أكثر تمييعًا. بدلاً من ذلك ، ستكون جزيئات الماء هي التي ستنتقل من جانب إلى آخر ، متجاوزة الحاجز شبه القابل للنفاذ ، ويحدث التناضح. في الأنظمة المائية والبيولوجية هذا الحاجز هو بامتياز غشاء الخلية.

بوجود حاجز شبه منفذ ووسط مذيب ، فإن وجود الأيونات أو الأملاح المذابة في كلا الوسطين ضروري أيضًا: الداخلي (داخل الحاجز) ، والخارجي (خارج الحاجز).

إذا كان تركيز هذه الأيونات هو نفسه في كلا الجانبين ، فلن يكون هناك فائض أو عجز في جزيئات الماء لحلها. أي أن عدد جزيئات الماء الحر هو نفسه ، وبالتالي ، لن تمر عبر الحاجز شبه المنفذ إلى أي من الجانبين من أجل معادلة تركيزات الأيونات.

تجهيز

- الشروط والمعادلة

على الرغم من أنه يمكن تحضير محلول متساوي التوتر بأي مذيب ، نظرًا لأن الماء هو وسيط الخلايا ، فإن هذا يعتبر الخيار المفضل. من خلال معرفة تركيز الأملاح بالضبط في عضو معين من الجسم ، أو في مجرى الدم ، من الممكن تقدير كمية الأملاح التي يجب إذابتها في حجم معين.

في الكائنات الحية الفقارية ، من المتعارف عليه أن تركيز المواد المذابة في بلازما الدم ، في المتوسط ​​، يبلغ حوالي 300 ملي أسمول / لتر (ميليوسمولر) ، والذي يمكن تفسيره على أنه 300 ملي مول / لتر تقريبًا. أي أنه تركيز مخفف للغاية. لتقدير ميلليوسمولارية ، يجب تطبيق المعادلة التالية:

الأسمولية = m v g

لأغراض عملية ، من المفترض أن قيمة المعامل التناضحي g هي 1. لذا تبدو المعادلة الآن كما يلي:

الأسمولية = mv

حيث m هي مولارية المذاب ، و v هي عدد الجسيمات التي يتفكك فيها المذاب المذكور في الماء. ثم نضرب هذه القيمة في 1000 لنحصل على قطبية المللي لمذاب معين.

إذا كان هناك أكثر من مادة مذابة ، فسيكون إجمالي ميلليوسمولاريتي للمحلول مجموع الميليوسمولتية لكل مذاب. كلما زادت نسبة الذوبان بالنسبة للجزء الداخلي للخلايا ، كلما كان المحلول المُعد أقل تساوي التوتر.

- مثال على التحضير

لنفترض أنك تريد تحضير لتر واحد من محلول متساوي التوتر بدءًا من الجلوكوز وفوسفات ثنائي حامض الصوديوم. كم يجب أن تزن الجلوكوز؟ افترض _{أنه سيتم استخدام} 15 جرامًا من NaH ₂ PO ₄.

الخطوة الأولى

يجب علينا أولاً تحديد الأسمولية لـ NaH ₂ PO _{4 عن طريق} حساب مولاريتها. للقيام بذلك ، نستخدم الكتلة المولية أو الوزن الجزيئي ، 120 جم / مول. نظرًا لأننا طلبنا لترًا من المحلول ، فإننا نحدد الشامات وسنحصل على المولارية مباشرة:

الشامات (NaH ₂ PO ₄) = 15 جم 120 جم / مول

= 0.125 مول

M (NaH ₂ PO ₄) = 0.125 مول / لتر

ولكن عندما يذوب NaH ₂ PO ₄ في الماء ، فإنه يطلق كاتيون Na ⁺ و H ₂ PO ₄ ^- أنيون ، لذلك فإن قيمة v لها 2 في معادلة الأسمولية. ثم ننتقل إلى حساب NaH ₂ PO ₄:

الأسمولية = mv

= 0.125 مول / لتر 2

= 0.25 أوسم / لتر

وعندما نضرب في 1000 ، نحصل على ميليوسمولية NaH ₂ PO ₄:

0.25 أوسم / لتر 1000 = 250 ملي أوسم / لتر

الخطوة الثانية

نظرًا لأن إجمالي ميلليوسمولارية المحلول يجب أن يساوي 300 ملي أوسم / لتر ، فإننا نطرح لمعرفة ما يجب أن يكون الجلوكوز:

mOsm / L (الجلوكوز) = mOsm / L (الإجمالي) - mOsm / L (NaH ₂ PO ₄)

= 300 ملي أوسم / لتر - 250 ملي أوسم / لتر

= 50 ملي أوسم / لتر

نظرًا لأن الجلوكوز لا ينفصل ، فإن v تساوي 1 وتساوي الأسمولية الخاصة به مولاريته:

M (الجلوكوز) = 50 ملي أسمول / لتر 1000

= 0.05 مول / لتر

نظرًا لكوننا الضرس المولي للجلوكوز 180 جم / مول ، فقد حددنا أخيرًا عدد الجرامات التي يجب أن نوزنها لإذابه في هذا اللتر من محلول متساوي التوتر:

الكتلة (الجلوكوز) = 0.05 مول 180 جم / مول

= 9 جرام

لذلك ، يتم تحضير محلول NaH ₂ PO ₄ / الجلوكوز متساوي التوتر بإذابة 15 جرامًا من NaH ₂ PO ₄ و 9 جرام من الجلوكوز في لتر واحد من الماء.

أمثلة على المحاليل متساوية التوتر

لا تسبب المحاليل أو السوائل متساوية التوتر أي انحدار أو تغيير في تركيز الأيونات في الجسم ، لذا فإن عملها يتركز بشكل أساسي على ترطيب المرضى الذين يتلقونها في حالة النزيف أو الجفاف.

محلول ملحي عادي

أحد هذه المحاليل هو محلول ملحي عادي بتركيز كلوريد الصوديوم بنسبة 0.9٪.

محلول رينجر اللاكتاتي

المحاليل الأخرى متساوية التوتر المستخدمة لنفس الغرض هي Lactated Ringer's ، والتي تقلل الحموضة بسبب تكوينها العازلة أو العازلة ، ومحاليل الفوسفات سورنسن ، والتي تتكون من الفوسفات وكلوريد الصوديوم.

أنظمة غير مائية

يمكن أيضًا تطبيق تساوي التوتر على الأنظمة غير المائية ، مثل تلك التي يكون فيها المذيب عبارة عن كحول ؛ طالما يوجد حاجز شبه منفّذ يفضّل اختراق جزيئات الكحول ويحتفظ بالجسيمات المذابة.

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. Elsevier BV (2020). محلول متساوي التوتر. تم الاسترجاع من: sciencedirect.com
4. أدريان بروندج. (2020). محلول متساوي التوتر: التعريف والمثال. دراسة. تم الاسترجاع من: study.com
5. فيليسيتاس ميرينو دي لا هوز. (سادس). علاج السوائل عن طريق الوريد. جامعة كانتابريا.. تم الاسترجاع من: ocw.unican.es
6. معمل الصيدلانيات والمركبات المركبة. (2020). مستحضرات طب العيون: مخازن متساوية التوتر. تم الاسترجاع من: pharmlabs.unc.edu