Οσμωτική πίεση

Απο οσμωτική πίεση αντιστοιχεί στην πίεση που υπάρχει στον διαλύτη στην πιο συμπυκνωμένη πλευρά μιας ημιδιαπερατής ή επιλεκτικά διαπερατής μεμβράνης. Η πίεση οδηγεί τη ροή του διαλύτη μέσω της μεμβράνης και υπαγορεύει την κατεύθυνση της. Οι ασθένειες που σχετίζονται με την οσμωτική πίεση είναι, για παράδειγμα, μειωμένη αντίσταση στην πίεση των κυττάρων του αίματος.

Τι είναι η οσμωτική πίεση;

Με τον όρο οσμωτική πίεση, το φάρμακο περιγράφει τη φυσιολογική πίεση που επιτρέπει την όσμωση. Η όσμωση αντιστοιχεί στην κατευθυνόμενη ροή μοριακών σωματιδίων μέσω ημιπερατών ή επιλεκτικά διαπερατών διαχωριστικών στιβάδων. Αυτό σημαίνει ότι η όσμωση είναι απαραίτητη μεταφορά ουσιών στο ανθρώπινο σώμα.

Η οσμωτική πίεση είναι η κύρια απαίτηση για αυτήν τη διαδικασία μαζικής μεταφοράς. Τα διαλυμένα μόρια σε έναν διαλύτη προκαλούν την οσμωτική πίεση στην πλευρά της διεπαφής με την υψηλότερη συγκέντρωση. Οι προκύπτουσες αναλογίες πίεσης οδηγούν τη ροή του διαλύτη μέσω της αντίστοιχης μεμβράνης. Με αυτόν τον τρόπο, ο διαλύτης κινείται από την πλευρά με τη χαμηλότερη συγκέντρωση σωματιδίων μέσω της μεμβράνης και έτσι ρέει προς την πλευρά με την υψηλότερη συγκέντρωση στην οποία υπάρχει η οσμωτική πίεση. Τα ίδια τα μοριακά σωματίδια δεν μπορούν να περάσουν από την ημιπερατή ή επιλεκτικά διαπερατή μεμβράνη.

Λειτουργία & εργασία

Η οσμωτική πίεση εξαρτάται από τους λόγους συγκέντρωσης δύο διαλυμάτων που βρίσκονται σε διαφορετικές πλευρές μιας ημιδιαπερατής ή επιλεκτικά διαπερατής μεμβράνης. Αν και υπάρχει οσμωτική πίεση στην κάτω συμπυκνωμένη πλευρά, η πίεση είναι πάντα υψηλότερη στην πιο συμπυκνωμένη πλευρά της διαλυμένης ουσίας.

Στο ανθρώπινο σώμα, το νερό ρέει στα μεμονωμένα κύτταρα από το διάστημο. Αυτή η εισροή συμβαίνει από μια πλευρά με χαμηλότερη συγκέντρωση σε μια πλευρά με υψηλότερη συγκέντρωση. Τα κύτταρα έχουν κάποια εσωτερική πίεση. Αυτή η πίεση είναι επίσης γνωστή ως turgor. Η εισροή συνεχίζεται έως ότου ο στροβιλιστής εντός των κυττάρων φτάσει στο ίδιο επίπεδο με την ωσμωτική πίεση. Η πίεση που υπάρχει στο εσωτερικό και η πίεση που ενεργεί στο εξωτερικό είναι συνεπώς ισοδύναμη στο τέλος της εισροής.

Η οσμωτική πίεση μπορεί να μετρηθεί και να υπολογιστεί. Κατ 'αρχήν, οι ίδιοι νόμοι της φυσικής ισχύουν σε αραιά υγρά διαλύματα όπως στα ιδανικά αέρια. Για το λόγο αυτό, η οσμωτική πίεση είναι πάντοτε ανάλογη με την απόλυτη θερμοκρασία σε κάθε περίπτωση. Επιπλέον, υπάρχει αναλογικότητα μεταξύ της μοριακής συγκέντρωσης της συγκεκριμένης διαλυμένης ουσίας και του επιπέδου της οσμωτικής πίεσης Η πίεση εξαρτάται κυρίως από τον αριθμό των μοριακών σωματιδίων στη διαλυμένη ουσία.

Σε ένα διάλυμα ενός γραμμομορίου ουσίας σε 22,4 λίτρα διαλύτη, η οσμωτική πίεση σε θερμοκρασίες 0 βαθμούς Κελσίου ή 273,15 Κέλβιν είναι 101,325 kPa. Ο νόμος του Van ’t Hoff παρέχει αυτές τις σχέσεις. Ωστόσο, ο νόμος ισχύει μόνο για αραιωμένες λύσεις κάτω από τιμή 0,1 M.

Η αναλογία με τους νόμους των ιδανικών αερίων έχει ως εξής: η οσμωτική πίεση εξουδετερώνει την εισροή διαλυτών. Για το λόγο αυτό, η εισροή του διαλύτη σταματά μόλις επιτευχθεί ισορροπία.

Η οσμωτική πίεση ενός διαλύματος μπορεί να προσδιοριστεί με οσμόμετρα. Η πίεση μετράται είτε στατικά, αφού επιτευχθεί ισορροπία, είτε δυναμικά. Με δυναμική μέτρηση, πρέπει να ασκείται εξωτερική πίεση στο μανόμετρο ανύψωσης για να διακόπτεται η οσμωτική ροή. Με μέτρηση της πίεσης, μπορεί επίσης να προσδιοριστεί η μέση μοριακή μάζα των μακρομορίων.

Ασθένειες και παθήσεις

Για παράδειγμα, ασθένειες που σχετίζονται με την οσμωτική πίεση μπορούν να επηρεάσουν τα κύτταρα του αίματος. Τα ερυθρά αιμοσφαίρια έχουν ωσμωτική αντίσταση. Αυτή η οσμωτική αντίσταση των ερυθρών αιμοσφαιρίων μειώνεται σε διάφορες ασθένειες. Ακριβώς όπως πολλές ασθένειες σχετίζονται με αύξηση της οσμωτικής αντοχής. Για την αναγνώριση τέτοιων ασθενειών, μετράται η αντίσταση των οσμωτικών ερυθροκυττάρων. Πάνω απ 'όλα, η μέτρηση επιτρέπει τη διάγνωση ασθενειών που μειώνουν την αντίσταση.

Αυτές οι ασθένειες περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, αναιμία σφαιροειδών κυττάρων. Ωστόσο, άλλες αιμολυτικές αναιμίες μπορούν επίσης να μειώσουν την οσμωτική αντίσταση των ερυθρών αιμοσφαιρίων. Η αιμολυτική αναιμία είναι μια ομάδα ασθενειών που σχετίζονται με την αναιμία λόγω αυξημένης ή πρόωρης διάσπασης των ερυθροκυττάρων. Η ιατρική αποκαλεί αυτό το γεγονός αιμόλυση. Η αιμόλυση συχνά σχετίζεται με υποκείμενες ασθένειες. Μπορούν να προκληθούν από μηχανικές διεργασίες ή γενετική διάθεση. Εκτός από τη φυσιολογική αιμόλυση λόγω της ηλικίας των ερυθροκυττάρων, η μηχανική υπερβολική χρήση όπως η αντικατάσταση της καρδιακής βαλβίδας, η θερμική βλάβη από τη θέρμανση και η οσμωτική βλάβη μπορούν να καθορίσουν τη φθορά. Σε περίπτωση οσμωτικής βλάβης, τα υπερ- ή υπομοριακά διαλύματα είναι η πραγματική αιτία της αποσύνθεσης.

Για τη μέτρηση της οσμωτικής αντίστασης, τα ερυθρά αιμοσφαίρια ενός ασθενούς τοποθετούνται σε σωλήνες με αυξανόμενη συγκέντρωση άλατος. Ένας από τους σωλήνες περιέχει σχεδόν καθαρό νερό. Το ένα περιέχει μια συγκέντρωση αλατιού που είναι η βέλτιστη για τα ερυθρά αιμοσφαίρια. Μετά από 24 ώρες, τα κύτταρα του αίματος εκρήγνυνται στο καθαρό νερό. Σε σωλήνες με υψηλότερη συγκέντρωση άλατος, μόνο μερικά από τα κύτταρα του αίματος τείνουν να σκάσουν. Εάν ο ασθενής πάσχει από μια ασθένεια με μειωμένη οσμωτική αντίσταση των κυττάρων του αίματος, τα πτώματα εκρήγνυνται ακόμη και σε υψηλότερες συγκεντρώσεις άλατος και δεν μπορούν να αντισταθούν στην οσμωτική πίεση.

Η οσμωτική αντίσταση μπορεί επίσης να αυξηθεί. Η αύξηση της αντοχής δεν είναι συγκεκριμένη και μπορεί να είναι αποτέλεσμα διαφόρων ασθενειών. Παραδείγματα ασθενειών με αυξημένη οσμωτική αντίσταση των ερυθρών αιμοσφαιρίων είναι η θαλασσαιμία, η αναιμία ανεπάρκειας σιδήρου και η δρεπανοκυτταρική αναιμία. Επιπλέον, ο ίκτερος και η ηπατική βλάβη μπορούν να αυξήσουν την αντίσταση.