浸透圧濃度

浸透濃度（以前は浸透モル濃度として知られていた）^{[ 1 ]}は溶質濃度の尺度であり、溶液1 リットル（L）あたりの溶質の浸透モル数（Osm）（osmol/LまたはOsm/L）として定義されます。溶液の浸透モル濃度は通常、溶液のモル濃度が「M」（「モル」と発音）で表されるのと同様に、Osm/L （「オスモル」と発音）で表されます。

モル濃度は溶液の単位体積あたりの溶質のモル数を測定するのに対し、浸透モル濃度は溶液の単位体積あたりの浸透活性物質の解離粒子数（溶質粒子の浸透モル数）を測定します。 ^[²^]この値により、溶液の浸透圧を測定し、浸透濃度が異なる 2 つの溶液を隔てる半透膜を介して溶媒がどのように拡散するか（浸透）を決定できます。

ユニット

浸透圧濃度の単位はオスモルです。これはSI単位系に含まれない測定単位で、溶液の浸透圧に寄与する溶質のモル数を表します。ミリオスモル（mOsm）はオスモルの1000分の1です。マイクロオスモル（μOsm）（マイクロオスモルとも表記）はオスモルの100万分の1です。

溶質の種類

浸透圧モル濃度は、溶質のモル数ではなく溶質粒子の浸透圧モル数を測定するため、モル濃度とは異なります。この違いは、溶液中で解離する化合物と解離しない化合物があることに起因します。^{[ 2 ]}

塩などのイオン化合物は、溶液中で構成イオンに解離するため、溶液のモル濃度と浸透圧の間には一対一の関係はありません。例えば、塩化ナトリウム（NaCl）はNa⁺イオンとCl⁻イオンに解離します。したがって、溶液中のNaCl 1モルごとに、2オスモルの溶質粒子が存在します（つまり、1 mol/L NaCl溶液は2オスモル/L NaCl溶液です）。ナトリウムイオンと^塩化物イオンの^両方が溶液の浸透圧に影響を与えます。^[²^] [注：NaClは標準温度と圧力下では水中で完全に解離しないため、溶液はNa⁺イオン、Cl⁻イオン、および一部のNaCl分子で構成され、実際の浸透圧はNa⁺濃度×1.75となります]

もう一つの例は塩化マグネシウム（MgCl₂ _）で、これはMg²⁺イオンと2Cl⁻イオンに解離します^。溶液^中のMgCl₂ 1モルあたり、溶質粒子は3オスモル存在し_ます。

非イオン化合物は解離せず、溶質1モルあたり1オスモルの溶質しか生成しません。例えば、1 モル/Lのグルコース溶液は1オスモル/Lです。^{[ 2 ]}

溶液の浸透圧には複数の化合物が寄与する可能性がある。例えば、3 Osm の溶液は、3 モルのグルコース、1.5 モルの NaCl、1 モルのグルコース + 1 モルの NaCl、2 モルのグルコース + 0.5 モルの NaCl、またはその他のそのような組み合わせから構成される可能性がある。^{[ 2 ]}

意味

溶液の浸透圧（オスモル/リットル、osmol/L）は、次の式から計算されます。 $\mathrm {osmolarity} =\sum _{i}\varphi _{i}\,n_{i}C_{i}$ どこ

$φは$ 浸透係数であり、溶液の非理想性の度合いを表します。最も単純な場合、これは溶質の解離度です。この場合、 $φ$ は 0 から 1 の間であり、1 は 100% の解離を示します。ただし、 $φ は$ 1 より大きい場合もあります (たとえば、ショ糖の場合)。塩の場合、静電効果により、 100% の解離が起こっても $φ は1 より小さくなります ($ デバイ・ヒュッケル方程式を参照) 。
$n$ は、分子が解離して生じる粒子（イオンなど）の数です。例えば、グルコースの $n$ は1ですが、NaClの $n$ は2です。
$C$ は溶質のモル濃度である。
添え字 $i は$ 、特定の溶質の識別情報を表します。

浸透圧は、凝固点降下、蒸気圧、沸点上昇などの束一的性質を測定する浸透圧計を用いて測定することができる。

浸透圧と張度

浸透圧と張度は関連しているが、異なる概念である。したがって、 -osmoticで終わる用語(等浸透圧、高浸透圧、低浸透圧) は、 -tonicで終わる用語(等張、高張、低張) と同義ではない。これらの用語は、膜で隔てられた 2 つの溶液の溶質濃度を比較するという点で関連している。これらの用語が異なるのは、浸透圧は透過する溶質と透過しない溶質の総濃度を考慮するのに対し、張度は自由に透過しない溶質の総濃度のみを考慮するからである。^{[ 3 ]}^{[ 2 ]}

浸透性溶質は細胞膜を透過して拡散することができ、溶質が水分子を「引き込む」ことで細胞容積に一時的な変化をもたらします。非浸透性溶質は細胞膜を通過できないため、溶液が平衡状態に達するには、細胞膜を介した水の移動（浸透）が起こる必要があります。

溶液は高浸透圧かつ等張性である可能性がある。^{[ 2 ]}例えば、細胞内液と細胞外液は高浸透圧でありながら等張性である可能性がある。これは、一方の区画の溶質の総濃度が他方の区画の濃度と異なるが、イオンの1つが膜を通過でき（つまり、浸透性溶質）、水を引き込むことで、溶液の体積に正味の変化が生じない場合である。

医学において

血漿浸透圧と浸透圧

血漿浸透圧、すなわち血漿の浸透圧は、次の式によって血漿浸透圧から計算できます。 ^{[ 4 ]}

浸透圧 =浸透圧

\times (ρ sol - c a)

どこ：

$ρsol は$ 溶液の密度（g/ml）であり、血漿の場合は1.025 g/mlである。^{[ 5 ]}
$c a$ は（無水）溶質濃度（g/ml）であり、乾燥血漿の密度とは混同しないように注意が必要である。

IUPACによると、浸透モル濃度は水の有理活性の負の自然対数と水のモル質量の商であり、浸透モル濃度は浸透モル濃度と水の質量密度の積（浸透濃度とも呼ばれる）である。^{[ 1 ]}

簡単に言うと、浸透モル濃度は溶媒の質量あたりの溶質浸透濃度を表すのに対し、浸透モル濃度は溶液の体積あたりの濃度を表します（したがって、溶液中の溶媒の質量密度（溶媒の質量/溶液の体積）を掛けることで変換されます）。 ${\text{osmolality}}=\sum _{i}\varphi _{i}\,n_{i}m_{i}$

ここで、 $m i$ $は成分i$ のモル濃度である。

血漿浸透圧/浸透モル濃度は、血流中の適切な電解質バランスを維持するために重要です。通常、血漿（または血清）浸透圧の主な要因はナトリウムであり、グルコースと尿素も寄与します。^{[ 6 ]}バランスが崩れると、脱水、アルカローシス、アシドーシス、またはその他の生命を脅かす変化を引き起こす可能性があります。抗利尿ホルモン（バソプレシン）は、血液を濾過する際に腎臓から体内に保持される水分量を制御することで、このプロセスに部分的に関与しています。^{[ 7 ]}

高浸透圧と低浸透圧

浸透圧活性物質の濃度が、高濃度によって組織、臓器、またはシステムの浸透圧が変化する場合、その濃度は高浸透圧であると言われます。高ナトリウム血症、糖尿病性ケトアシドーシス、および尿毒症は、高浸透圧の病理学的原因です。^{[ 6 ]}同様に、浸透圧、つまり浸透濃度が低すぎる場合は、低浸透圧であると言われます。たとえば、非経口栄養の浸透圧が高すぎると、重度の組織損傷を引き起こす可能性があります。^{[ 8 ]}低浸透圧に関連する状態の1つは、水中毒です。^{[ 9 ]}

参考文献

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外部リンク

オンライン血清浸透圧計算ツール

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