Осмос, осмотическое давление растворов: определения. Закон Вант-Гоффа для растворов неэлектролитов и электролитов: формулировка, уравнения. Изотонический коэффициент: физический смысл. Гипо -, гипер- и изотонические растворы. Поведение эритроцитов в различных растворах - гемолиз и плазмолиз. Осмолярность раствора: определение. Роль осмоса в биологических системах.

Химия — СПбГПМУ, Педиатрический факультет

Осмос — важнейший процесс в биологических системах, обеспечивающий транспорт воды через клеточные мембраны. Понимание осмоса необходимо для объяснения физиологических процессов, таких как обмен веществ и работа почек.

</p>

<h2>1. Осмос и осмотическое давление</h2>

📖 Определение

</div>

<p>

<strong>Осмос</strong> — это односторонняя диффузия растворителя (обычно воды) через полупроницаемую мембрану из области с меньшей концентрацией растворённого вещества в область с большей концентрацией.

</p>

</div>

<p>

Простыми словами: вода "стремится" разбавить более концентрированный раствор, чтобы выровнять концентрации по обе стороны мембраны.

</p>

📖 Определение

</div>

<p>

<strong>Осмотическое давление</strong> (<var>π</var>) — это давление, которое нужно приложить к раствору, чтобы предотвратить поступление в него чистого растворителя через мембрану.

</p>

</div>

<h2>2. Закон Вант-Гоффа</h2>

<p>

Осмотическое давление разбавленных растворов описывается законом Вант-Гоффа. Он гласит, что осмотическое давление раствора численно равно тому газовому давлению, которое производило бы растворённое вещество, если бы оно при той же температуре находилось в газообразном состоянии в том же объёме.

</p>

π = i · C · R · T

</div>

<ul>

<li><var>π</var> — осмотическое давление (Па или кПа),</li>

<li><var>i</var> — изотонический коэффициент Вант-Гоффа,</li>

<li><var>C</var> — молярная концентрация вещества (моль/м³ или моль/л),</li>

<li><var>R</var> — универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль·К)),</li>

<li><var>T</var> — абсолютная температура (К).</li>

</ul>

<h2>3. Изотонический коэффициент (<var>i</var>)</h2>

<p>

Коэффициент <var>i</var> учитывает увеличение числа частиц в растворе вследствие электролитической диссоциации.

</p>

<ul>

<li>Для <strong>неэлектролитов</strong> (глюкоза, мочевина): <var>i</var> = 1.</li>

<li>Для <strong>электролитов</strong>: <var>i</var> > 1.</li>

</ul>

✅ Пример

</div>

<p>

Для NaCl: <var>i</var> ≈ 2 (распадается на Na<sup>+</sup> и Cl<sup>−</sup>).<br>

Для CaCl<sub>2</sub>: <var>i</var> ≈ 3 (распадается на Ca<sup>2+</sup> и 2Cl<sup>−</sup>).

</p>

</div>

<h2>4. Типы растворов по осмотическому давлению</h2>

<p>

Сравнивая осмотическое давление раствора с осмотическим давлением плазмы крови (которое считается эталоном для организма), выделяют три типа растворов:

</p>

1. Изотонические растворы

</div>

<p>

Растворы, осмотическое давление которых <strong>равно</strong> осмотическому давлению плазмы крови (около 770 кПа).

</p>

<p>

<em>Пример:</em> 0,9% раствор NaCl (физиологический раствор), 5% раствор глюкозы.

</p>

</div>

2. Гипертонические растворы

</div>

<p>

Растворы с осмотическим давлением <strong>выше</strong>, чем у плазмы крови.

</p>

<p>

<em>Пример:</em> 10% раствор NaCl (используется для гнойных ран).

</p>

</div>

3. Гипотонические растворы

</div>

<p>

Растворы с осмотическим давлением <strong>ниже</strong>, чем у плазмы крови.

</p>

<p>

<em>Пример:</em> Дистиллированная вода.

</p>

</div>

<h2>5. Поведение клеток в различных растворах</h2>

<h3>Гемолиз</h3>

<p>

Происходит в <strong>гипотоническом</strong> растворе. Вода устремляется внутрь клетки (эритроцита), чтобы выровнять концентрацию. Клетка набухает, и её оболочка может разорваться.

</p>

⚠️ Опасность

</div>

<p>

Введение больших объёмов гипотонических растворов или воды внутривенно смертельно опасно из-за массового гемолиза эритроцитов.

</p>

</div>

<h3>Плазмолиз</h3>

<p>

Происходит в <strong>гипертоническом</strong> растворе. Вода выходит из клетки наружу, в более концентрированный раствор. Клетка теряет воду и сморщивается.

</p>

<h2>6. Осмолярность</h2>

📖 Определение

</div>

<p>

<strong>Осмолярность</strong> — суммарная молярная концентрация всех кинетически активных частиц (молекул и ионов) в 1 литре раствора.

</p>

</div>

Осмолярность = i · C

</div>

<p>

Единица измерения в медицине: осмоль/л или мосмоль/л.

</p>

<h2>7. Биологическая роль осмоса</h2>

<p>

Осмос регулирует распределение воды между клетками и межклеточной жидкостью, поддерживает тургор тканей (упругость), обеспечивает всасывание воды в кишечнике и реабсорбцию в почках. Стабильность осмотического давления (осмотический гомеостаз) — необходимое условие жизни клеток.

</p>

Все вопросы раздела: Подготовка к экзамену по химии по билетам прошлого года