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浸透圧濃度は、以前は浸透圧モル濃度と呼ばれていましたが、[1]溶質 濃度の尺度であり、溶液1リットル(L) あたりの溶質のオスモル数(Osmol/L または Osm/L) として定義されます。溶液の浸透圧濃度は通常、溶液のモル濃度が「M」( 「モーラー」と発音) で表されるのと同じように、 Osm /L (「オスモラー」と発音) と表されます。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、浸透圧濃度は溶液の単位体積あたりの溶質粒子のオス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、異なる浸透圧濃度の2つの溶液を分離す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、溶液の浸透圧に寄与する溶質のモル数を定義する非SI単位です。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
浸透圧濃度は、溶質のモルではなく溶質粒子の浸透圧を測定するため、モル濃度とは異なります。この違いは、一部の化合物は溶液中で解離できるのに対し、他の化合物は解離できないために生じます。[2]
塩などのイオン性化合物は、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 1 対 1 の関係はありません。たとえば、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、溶質粒子が 2 オスモル存在します (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します。[2] [注: NaCl は標準温度および圧力で水に完全に溶解しないため、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 x 1.75 になります。
もう一つの例は塩化マグネシウム（MgCl 2 ）で、これは Mg 2+ イオンと 2Cl −イオンに解離します。溶液中の
MgCl 2 1 モルごとに、溶質粒子は 3 オスモル存在します。
非イオン性化合物は解離せず、溶質1モルあたり1オスモルの溶質のみを形成します。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関与している場合があります。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 などの組み合わせで構成されている可能性があります。[2]
意味
溶液の浸透圧は、オスモル/リットル（osmol/L）で表され、次の式で計算されます 。
- φ は浸透圧係数で、溶液の非理想性の度合いを表します。最も単純なケースでは、これは溶質の解離度です。この場合、φ は0 から 1 の間となり、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 (例: スクロース)。塩の場合、静電効果により、たとえ 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–ヒュッケルの式を参照) 。
- n は分子が解離してできる粒子（イオンなど）の数です。たとえば、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す。
- インデックスi は特定の溶質の ID を表します。
浸透圧は、凝固点降下、蒸気圧、沸点上昇などの凝集特性を測定する浸透圧計を使用して測定できます。
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、-浸透圧で終わる用語（等張、高浸透圧、低浸透圧）は、 -張度で終わる用語（等張、高張、低張）と同義ではない。これらの用語は、どちらも膜で分離された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、浸透圧は浸透する溶質と浸透しない溶質の合計濃度を考慮するのに対し、張度は自由に浸透しない溶質の合計濃度のみを考慮するためである。[3] [2]
浸透する溶質は細胞膜を通過して拡散し、溶質が水分子を「引き寄せる」ため、細胞容積が瞬間的に変化します。浸透しない溶質は細胞膜を通過できません。したがって、溶液が平衡に達するには、細胞膜を越えた水の移動 (つまり、浸透) が発生する必要があります。
溶液は、高浸透圧と等張性の両方の状態になることがあります。[2]たとえば、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ります。これは、一方のコンパートメントの溶質の総濃度が他方のコンパートメントの溶質の総濃度と異なるが、イオンの 1 つが膜を通過できる場合（つまり、浸透性溶質）、水を引き寄せるため、溶液の体積に正味の変化が生じない場合です。
医学では
血漿浸透圧と浸透圧
浸透圧 =浸透圧 × ( ρ sol − c a )
どこ：
IUPACによれば、浸透圧は水の有効活量の自然対数の負と水のモル質量の商であり、一方、浸透圧は浸透圧と水の質量密度（浸透圧濃度とも呼ばれる）の積である。[1]
簡単に言えば、浸透圧は溶媒の質量あたりの溶質浸透圧濃度の表現であるのに対し、浸透圧は溶液の体積あたりの表現です（したがって、溶液中の溶媒の質量密度（溶媒 kg/溶液 リットル）を掛けて変換します）。
ここで、m i は成分iのモル濃度です。
血漿浸透圧/浸透圧は、血流中の適切な電解質バランスを保つために重要です。バランスが崩れると、脱水、アルカローシス、アシドーシス、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、血流を濾過する際に体が腎臓から保持す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。[6]
高浸透圧と低浸透圧
浸透圧活性物質の濃度が高いと、組織、臓器、またはシステム内の浸透圧に変化が生じる場合、その濃度は高浸透圧であると言われます。同様に、浸透圧または浸透圧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、経腸栄養の浸透圧が高すぎると、重篤な組織損傷を引き起こす可能性があります。[7]低浸透圧によって引き起こされる症状の1つに水中毒があります。[8]
参照
参考文献
- DJ テイラー、NPO グリーン、GW スタウト生物科学
- ^ ab McNaught, AD; Wilkinson, A.; Chalk, SJ (1997). IUPAC. 化学用語集 (「ゴールドブック」) (第 2 版). Oxford: Blackwell Scientific Publications. ISBN 0-9678550-9-8. 2022年1月23日閲覧。
- ^ abcdefg Widmaier, Eric P.; Hershel Raff; Kevin T. Strang (2008). Vander's Human Physiology, 11th Ed . McGraw-Hill. pp. 108–12. ISBN 978-0-07-304962-5。
- ^ Costanzo, Linda S. (2017-03-15).生理学. 前任者: Costanzo, Linda S., 1947- (第 6 版). フィラデルフィア、ペンシルバニア州. ISBN 9780323511896. OCLC 965761862.
{{cite book}}: CS1 メンテナンス: 場所が見つかりません 発行者 (リンク) - ^ Martin, Alfred N.; Patrick J Sinko (2006). Martin の物理薬学と薬学: 薬学における物理化学とバイオ薬剤学の原理。フィラデルフィア、ペンシルバニア: Lippincott Williams and Wilkins。p. 158。ISBN 0-7817-5027-X。
- ^ Shmukler, Michael (2004). Elert, Glenn (ed.). 「血液の密度」. The Physics Factbook . 2022年1月23日閲覧。
- ^ Earley, LE ; Sanders, CA (1959). 「代償不全肝硬変および低血清浸透圧の患者における血清浸透圧の変化が抗利尿ホルモンの放出に及ぼす影響」。臨床研究ジャーナル。38 (3): 545– 550。doi :10.1172/ jci103832。PMC 293190。PMID 13641405。
- ^ パンガニバン、ジェニファー; マスカレニャス、マリア R. (2021)、「経腸栄養」、小児消化管および肝臓疾患、エルゼビア、pp. 980–994.e5、doi :10.1016/b978-0-323-67293-1.00088-8、ISBN 978-0-323-67293-1、 2024-05-10取得
- ^ ドナルドソン、D. (1994)、「生化学的起源の精神疾患」、臨床実践における生化学の科学的基礎、エルゼビア、pp. 144– 160、doi :10.1016/b978-0-7506-0167-2.50013-3、ISBN 978-0-7506-0167-2、 2024-05-10取得
外部リンク
- オンライン血清浸透圧/浸透圧計算機