Калькулятор осмотического давления

π = iMRT. Сравнивает только рассчитанное iM с условным диапазоном 280–320 мОсм/л. Тоничность также зависит от мембраны и проницаемости вещества. Мочевина проходит через мембраны эритроцитов, поэтому равная осмолярность не доказывает изотоничность. Расчёт не определяет форму клеток или пригодность раствора для инфузии.

Что такое осмотическое давление?

Осмос — это направленное движение растворителя (обычно воды) через полупроницаемую мембрану из области с низкой концентрацией растворенного вещества в область с высокой концентрацией. Осмотическое давление — это внешнее давление, которое необходимо приложить со стороны более концентрированного раствора, чтобы полностью остановить этот поток. Поскольку оно зависит только от количества растворенных частиц, а не от их химической природы, осмотическое давление является коллигативным свойством, наряду с понижением температуры замерзания и повышением температуры кипения.

Формула осмотического давления (уравнение Вант-Гоффа)

Для разбавленного раствора осмотическое давление подчиняется уравнению, которое аналогично закону идеального газа:

где:

• π = осмотическое давление (атм)
• i = фактор Вант-Гоффа — количество частиц, на которые распадается одна формульная единица вещества в растворе
• M = молярность раствора (моль/л)
• R = универсальная газовая постоянная = 0.08206 л·атм/(моль·К)
• T = абсолютная температура в кельвинах (K) — получается путем добавления 273.15 к значению в градусах Цельсия

Произведение i × M представляет собой осмолярность раствора (осмоль/л), которая непосредственно и вызывает осмос. Умножение этого значения на 1000 позволяет выразить его в мОсм/л — единице измерения, наиболее часто применяемой в биологии и медицине.

Пример расчета: Изотонический физраствор

Стандартный физиологический раствор для внутривенных инфузий представляет собой 0.9%-ный раствор NaCl, что примерно соответствует 0.15 моль/л. Хлорид натрия диссоциирует на ионы Na⁺ и Cl⁻, поэтому i ≈ 2. При температуре тела (37 °C = 310.15 K):

Сравнивает только рассчитанное iM с условным диапазоном 280–320 мОсм/л. Тоничность также зависит от мембраны и проницаемости вещества. Мочевина проходит через мембраны эритроцитов, поэтому равная осмолярность не доказывает изотоничность. Расчёт не определяет форму клеток или пригодность раствора для инфузии.

Понимание фактора Вант-Гоффа (i)

Это идеальные значения, предполагающие полную диссоциацию. В реальных растворах из-за образования ионных пар измеренный фактор оказывается немного ниже (например, для NaCl на практике он ближе к 1.9). Вы можете ввести точное экспериментальное значение в поле фактора Вант-Гоффа, чтобы переопределить значение по умолчанию.

Сравнение осмолярности

Сравнивает только рассчитанное iM с условным диапазоном 280–320 мОсм/л. Тоничность также зависит от мембраны и проницаемости вещества. Мочевина проходит через мембраны эритроцитов, поэтому равная осмолярность не доказывает изотоничность. Расчёт не определяет форму клеток или пригодность раствора для инфузии.

Где важно осмотическое давление

Как пользоваться этим калькулятором

1. Введите концентрацию: Укажите молярность напрямую или переключитесь в режим массы и введите массу растворенного вещества, молярную массу и объем раствора.
2. Установите фактор Вант-Гоффа: Выберите тип вещества для автоматической загрузки идеального значения i или введите собственное измеренное значение.
3. Введите температуру: Выберите °C, K или °F — калькулятор самостоятельно переведет значение в кельвины.
4. Нажмите Рассчитать: Осмотическое давление мгновенно отобразится в атм, кПа, мм рт. ст., бар и psi.
5. π = iMRT; Сравнение осмолярности.

Часто задаваемые вопросы

Что такое осмотическое давление?

Осмотическое давление — это давление, которое необходимо приложить к раствору, чтобы остановить протекание чистого растворителя в него через полупроницаемую мембрану. Это коллигативное свойство, то есть оно зависит от количества растворенных частиц, а не от их природы. Чем больше частиц растворено, тем выше осмотическое давление.

Какова формула осмотического давления?

Уравнение Вант-Гоффа имеет вид π = i × M × R × T, где π — осмотическое давление, i — фактор Вант-Гоффа (количество частиц на формульную единицу), M — молярность в моль/л, R — универсальная газовая постоянная 0.08206 л·атм/(моль·К), а T — абсолютная температура в кельвинах.

Что такое фактор Вант-Гоффа?

Фактор Вант-Гоффа i — это количество растворенных частиц, образующихся из одной формульной единицы растворенного вещества. Неэлектролиты, такие как глюкоза или мочевина, не диссоциируют, поэтому их i равен 1. NaCl распадается на два иона, поэтому его i составляет около 2. CaCl₂ распадается на три иона, поэтому его i равен примерно 3. Реальные растворы имеют показатели чуть ниже этих идеальных значений из-за образования ионных пар.

Почему температура должна быть в кельвинах?

Осмотическое давление прямо пропорционально абсолютной температуре. Только шкала Кельвина начинается от абсолютного нуля, поэтому это единственная шкала, обеспечивающая правильное пропорциональное соотношение. Использование градусов Цельсия или Фаренгейта напрямую привело бы к неверному ответу. Чтобы перевести градусы Цельсия в кельвины, прибавьте к значению 273.15.

Что означают термины изотонический, гипотонический и гипертонический?

Эти термины описывают воздействие раствора на клетку. В изотоническом растворе клетка не набирает и не теряет воду; в гипотоническом растворе она поглощает воду и набухает; в гипертоническом растворе она теряет воду и сморщивается. Этот калькулятор лишь сравнивает рассчитанное iM с ориентировочным диапазоном 280–320 mOsm/L. Тоничность также зависит от мембраны и от того, могут ли растворённые вещества проходить через неё: мочевина проходит через мембраны эритроцитов, поэтому одинаковая осмолярность не означает, что раствор изотоничен. По результату нельзя предсказать форму клеток или определить, подходит ли раствор для инфузии.

Каково осмотическое давление крови?

Осмоляльность плазмы крови составляет примерно 280–300 mOsm/kg. Согласно уравнению Вант-Гоффа при температуре тела (37 °C), около 0,29–0,30 osmol/L соответствует осмотическому давлению примерно 7,4–7,6 atm. Это приблизительное значение, поскольку жидкости организма не являются идеальными растворами.

Сопутствующие калькуляторы

• Калькулятор понижения температуры замерзания
• Калькулятор повышения температуры кипения
• Калькулятор молярности
• Калькулятор закона идеального газа

Дополнительные ресурсы

• Осмотическое давление - Википедия
• Тоничность - Википедия