Izotoniskais šķīdums ir šķidrs šķīdums, kas ir stabils osmotiskā spiediena ziņā. Osmoiskais spiediens būtībā ir spiediens, ko ārējie spēki vai elementi rada uz šūnu sienām. Izotoniskā šķīdumā osmotiskais spiediens ir vienmērīgs, kas nozīmē, ka šūnas nedz saraujas, nedz ievelkas, bet gan brīvi peld dabiskā tipa stāvoklī. Šāda veida šķidrumiem ir vairāki svarīgi lietojumi. Tie ir ne tikai svarīgi ķīmiskiem eksperimentiem un pētniekiem, bet arī parasti tiek izmantoti tādās lietās kā intravenozas šķidruma pilināšana medicīnas iestādēs, kā arī ir populāri sporta dzērienos un citos sporta rehidratācijas šķīdumos. Ja šķidrumiem ir tāds pats pamatsastāvs kā cilvēka asinīm vai sviedriem, tie var relatīvi nemanāmi mijiedarboties ar šiem šķidrumiem vai tos aizstāt. Tie neizraisīs ķīmiskas izmaiņas organismā un mēdz būt ļoti ātras darbības.
Pamata toniskuma izpratne
Ķīmijā tonitāte ir jēdziens, kas aptver noteiktu šķidrumu spiedienu uz šūnām. Lielākā daļa šūnu sastāv no šķidruma, kas atrodas šūnu sieniņā, ko sauc par membrānu. Šī membrāna parasti notur šūnas saturu, vienlaikus pasargājot elementus no ārējās vides, taču tas nenozīmē, ka saturu nemaina apkārtējā vide.
Ja divi ūdens šķīdumi ar dažādu koncentrāciju vai tonizitāti tiek atdalīti ar daļēji caurlaidīgu membrānu, piemēram, šūnu sieniņu, ūdens parasti migrē no mazāk koncentrētās vai hipotoniskās puses uz vairāk koncentrēto vai hipertonisko pusi, mēģinot nogādāt. abas puses nonāk līdzsvarā. Šis process ir pazīstams kā osmoze. Jo lielāka ir abu šķīdumu koncentrāciju atšķirība, jo augstāks būs osmotiskais spiediens un ātrāka būs osmotiskā pārnešana.
Ietekme uz dzīvajām šūnām
Ja dzīvu šūnu, neatkarīgi no tā, vai tā ir cilvēka, dzīvnieka vai augu, ievieto traukā ar tīru ūdeni, osmotiskais spiediens gandrīz vienmēr izraisīs ūdens no trauka migrāciju šūnā, izraisot šūnas uzbriest un, iespējams, plīsumu. Un otrādi, ja šūnu ievieto ūdens traukā, kurā izšķīdušās vielas ir lielākā koncentrācijā nekā šūnā, ūdens no šūnas iztecēs šķīdumā, izraisot šūnu saraušanos un bojāeju. Ja šūnu ievieto izotoniskā šķīduma traukā, ūdens nepārvietosies. Dzīvās šūnās ir ievērojama izšķīdušo vielu koncentrācija, un tās ir ļoti jutīgas pret ārējo vidi.
Osmozes būtība ir tāda, ka izšķīdušās vielas identitātei nav nozīmes. Tādējādi sāļi, cukuri un citi šķīstošie savienojumi ir efektīvi osmotiskā spiediena regulēšanā. Visus var izmantot izotonisku šķidrumu un šķīdumu pagatavošanai.
Šķidruma pilienu nozīme
Viens no svarīgākajiem izotonisko šķidrumu un šķīdumu lietojumiem ir medicīnā, un medicīnas pētnieki bieži pavada daudz laika, pētot un izprotot tonizitāti, kas saistīta ar dažādiem ķermeņa procesiem. Parasti šūnas aug tikai izotoniskos šķīdumos, un visas intravenozi ievadītās zāles ir jāpielāgo tā, lai tās būtu efektīvi izotoniskas ar cilvēka asinīm. Standarta mērīšanas līdzeklis ir nātrija hlorīds; 0.9% nātrija hlorīda šķīdums tiek uzskatīts par izotonisku ar asinīm, lai gan patiesībā tā osmotiskais spiediens ir nedaudz augstāks.
Šo šķīdumu bieži izmanto, lai stiprinātu un stabilizētu IV pilienus un dažreiz pat injekcijas un vakcinācijas. Dažādu medikamentu un terapiju sagatavošana nātrija hlorīda saturā var arī palīdzēt tiem vienmērīgāk izkliedēties un saglabāt vienmērīgāku konsistenci.
Sporta dzērienu iespējas
Sporta dzērieni, galvenokārt dzērieni, kas papildināti ar elektrolītiem un cukuriem, lai aizstātu tos, kas zaudēti sviedros smagas fiziskās slodzes rezultātā, parasti ir izotoniski, hipertoniski vai hipotoniski atkarībā no ražotāja formulas. Izotoniskie šķīdumi, kas satur šīs vielas, parasti tiek uzskatīti par vislabākajiem tiem, kas nodarbojas ar normālu sportisku aktivitāti, savukārt hipertoniskās versijas ir vairāk vērstas uz enerģijas nodrošināšanu ilgstošu, augstas izturības pasākumu laikā. Turpretim hipotoniskie sporta dzērieni parasti ir vislabākie sportistiem, kuriem nepieciešams šķidrums bez pievienoto ogļhidrātu enerģijas pieplūduma.