مطالعه تطبیقی اسمولاریته در مقابل اسمولالیته در مقابل تونیسیته

مطالعه تطبیقی ​​اسمولاریته در مقابل اسمولالیته در مقابل تونیسیته
سردرگمی زیادی میان اصطلاحات اسمولاریته، اسمولالیته و ​​تونیسیته وجود دارد که به اشتباه به جای هم استفاده می‌شوند. این  مقاله این اصطلاحات را با بیان تفاوت‌های بین آنها به همراه مثال‌ها و نحوه محاسبه آنها توضیح می‌دهد.
 
 
آیا می‌دانستید که اصطلاحات اسمولاریته و اسمولالیته هنگام کار با فیزیولوژی انسان آزادانه قابل تعویض هستند. اولی با 1 لیتر محلول سرو کار دارد، در حالی که دومی شامل 1 کیلوگرم حلال است. در بدن انسان، این محلول، پلاسما است که وقتی رقیق می‌شود تقریباً شبیه آب است که "حلال" است. همچنین 1 لیتر آب 1 کیلوگرم وزن دارد.
 
هنگامی که دو محلول با غلظت‌های مختلف توسط یک غشای نیمه تراوا از هم جدا می‌شوند، آنگاه مولکول‌های حلال از محلول رقیق به محلول غلیظ از میان غشاء منتقل می‌شود. این اتفاق تا زمانی می‌افتد که هر دو محلول از غلظت برابر برخوردار شوند. به این فرآیند اسمز گفته می‌شود و نمونه‌هایی از غشاهایی که از این سو به آن سوی آنها این اتفاق می‌تواند رخ دهد شامل لایه‌های مضاعف چربی، غشاهای پلی آمید و حتی غشاهای پلاسمایی سلول‌های انسانی است.
 
اسمز، هنگامی که در سلول‌های انسانی رخ می‌دهد، می‌تواند عواقب مهمی داشته باشد. این امر می‌تواند باعث متورم شدن و ترکیدن گلبول‌های قرمز شود، که همولیز نامیده می‌شود، یا در موارد دیگر باعث کوچک شدن و منقبض شدن آنها می‌شود. با این وجود بدن انسان برای جلوگیری از بروز چنین از شکل افتادگی‌هایی مجهز به طیف وسیعی از سازوکارهای داخلی است و پایداری اسمزیک، به نام هموستاز، را حفظ می‌کند.
 
برای حفظ چنین پایداری‌ای، بدن از پدیده‌ای به نام فشار اسمزی استفاده می‌کند. این حداقل فشاری است که باید برای جلوگیری از جریان حلال از یک غشای نیمه تراوا اعمال شود. در اصل، به این معنی است که یک محلول با فشار اسمزی بالا، حلال بیشتری را به سمت خود جذب می‌کند. این اصطلاح را می‌توان با استفاده از مفاهیم اسمولاریته و اسمولالیته، که با تعداد ذرات موجود در محلول سروکار دارند، بهتر توضیح داد، در حالی که تونیسیته به ما کمک می‌کند تا تأثیر چنین املاحی را بر روی سلول‌ها درک کنیم. تفاوت بین اسمولاریته، اسمولالیته و ​​تونیسیته در زیر بیشتر توضیح داده شده است.
 

اسمولاریته

اسمولاریته روشی است که برای نشان دادن غلظت محلول اسمزی از آن استفاده می‌شود. به صورت تعداد اسمول‌های یک جسم حل شده در یک لیتر محلول تعریف می‌شود. اصطلاح اسمول تعداد ذرات جسم حل شده موجود در محلول را نشان می‌دهد. بسته به این که اجزای محلول از هم جدا شود یا خیر، ممکن است این ذرات مولکول یا یون باشند.
 
به طور کلی فرمول اسمولاریته برای محلول با یک نوع جسم حل شده عبارت است از:
 
اسمولاریته = تعداد مول‌های یک لیتر × تعداد ذرات اسمزی فعال در هر مول
 
به عنوان مثال، اسمولاریته 1 مول NaCl  دو اسمول در لیتر است. این امر به این دلیل است که NaCl به دو یون تقسیم می‌شود، Na +  و Cl-، که اسمول‌های آن هستند. اسمولاریته 1 مول گلوکز 1 اسمول در لیتر است، زیرا گلوکز غیر یونی است و شکافته نمی‌شود و بنابراین، 1 مول تنها 1 اسمول را نشان می‌دهد.
 
اسمولاریته یک خاصیت ائتلافی است، به این معنی که به تعداد ذرات حل شده در محلول بستگی دارد و نه وزن آنها. از آن جا که حجم اشغال شده توسط هر دو ذرات جسم حل شده و حلال در محلول با تغییر دما تغییر می‌کند، تعیین اسمولاریته می‌تواند دشوار باشد. واحد آن osmol / L یا Osm / L است.
 
بر اساس اسمولاریته آنها، محلول‌ها می‌توانند به این موارد تقسیم شوند:
 
* هایپراسموتیک: به یک محلول که تعداد اسمول بیشتری در لیتر نسبت به نوع دیگر دارد، گفته می‌شود نسبت به آن هایپراسموتیک است.
 
*  هیپوسموتیک: به یک محلول که تعداد اسمول کمتری در لیتر نسبت به دیگری دارد، گفته می‌شود که نسبت به آن هیپوسموتیک است.
 
* ایزوسموتیک: دو محلول که یک تعداد اسمول در یک لیتر دارند، گفته می‌شود که نسبت به هم ایزوسموتیک هستند.
 

اسمولالیته

از اسمولالیته برای نمایش غلظت یک محلول اسمزی بر اساس تعداد ذرات، در ارتباط با وزن حلال استفاده می‌شود. به طور خاص، تعداد اسمول در هر کیلوگرم حلال است. بنابراین، تفاوت بین ماده حل شده و حلال را به روشی بهتر نشان می‌دهد.
 
از آن جا که وزن حلال با درجه حرارت تغییر نمی‌کند، اسمولالیته در کاربردهای کلینیکی نسبت به اسمولاریته ترجیح داده می‌شود، و همچنین به دلیل این که اندازه گیری حجم مایعات بیمار نسبت به اندازه گیری وزن آن مایعات دشوارتر است.
 
واحد اسمولالیته osmol/kg یا Osm/kg است. از آن جا که پلاسمای خون انسان حاوی مقدار زیادی یون سدیم است، فرمول اسمولالیته آن عبارت است از:
 
اسمولالیته پلاسما (هنگامی که سطح گلوکز تحت کنترل است) = دو ضرب در سطح سدیم
 
در محاسبه اسمولالیته، فقط وزن حلال در نظر گرفته می‌شود، در حالی که در اسمولاریته، هم حجم جسم حل شده و هم حجم حلال در نظر گرفته می‌شود. به همین دلیل است که ارزش دومی کمی کمتر از اولی است. هنگامی که دو محلول با غلظت‌های مختلف توسط یک غشای نیمه تراوا از هم جدا می‌شوند، آنگاه مولکول‌های حلال از محلول رقیق به محلول غلیظ از میان غشاء منتقل می‌شود. مایعات بدن بیشتر از آب تشکیل شده‌اند و وزن یک لیتر آب تقریباً برابر با یک کیلوگرم است. بنابراین، اصطلاحات اسمولاریته و اسمولالیته در فیزیولوژی انسان آزادانه به جای هم استفاده می‌شود. میزان اسمولاریته و اسمولالیته مایعات بدن انسان به ترتیب در بازه 270 تا 300 mOsm / L یا mOsm / kg است.
 

تونیسیته

تونیسیته، اسمولالیته یک محلول در ارتباط با یک غشای نیمه تراواست. غلظت آن ذرات از جسم حل شده است که نمی‌توانند از غشا عبور کنند، یعنی برای یک غشای داده شده غیرقابل نفوذ هستند. بنابراین، تونیسیته نه تنها به خواص ماده حل شده بستگی دارد، بلکه به خصوصیات غشای مورد نظر نیز بستگی دارد. تونیسیته همچنین به عنوان غلظت نسبی یک محلول در خارج از یک سلول در ارتباط با غلظت آن در داخل سلول تعریف می‌شود.
 
هنگامی که یک محلول حاوی مخلوطی از املاح نفوذ پذیر و غیرقابل نفوذ است، آنگاه تونیسیته فقط با آن دسته از املاح که از غشاء عبور نمی‌کنند سروکار دارد، در حالی که بقیه که از آن عبور می‌کنند در نظر گرفته نمی‌شوند. از آن جا که یون‌های سدیم غیرقابل نفوذ، اسمول‌های اصلی در یک مایع خارج از سلول است، تونیسیته به طور مؤثر برابر با اسمولالیته سلول‌های بدن است.
 
منبع: آکشای چاوان – ساینس استراک