Concentración osmótica

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Molaridad de partículas osmotásticamente activas

Concentración osmótica, anteriormente conocida como osmolaridad, es la medida de la concentración de soluto, definida como el número de osmoles (Osm) de soluto por litro (L) de solución. (osmol/L u Osm/L). La osmolaridad de una solución generalmente se expresa como Osm/L (se pronuncia "osmolar"), de la misma manera que la molaridad de una solución se expresa como "M&# 34; (pronunciado "molar"). Mientras que la molaridad mide el número de moles de soluto por unidad de volumen de solución, la osmolaridad mide el número de osmoles de partículas de soluto por unidad de volumen de solución. Este valor permite medir la presión osmótica de una solución y determinar cómo se difundirá el disolvente a través de una membrana semipermeable (ósmosis) que separa dos soluciones de diferente concentración osmótica.

Unidad

La unidad de concentración osmótica es el osmol. Esta es una unidad de medida ajena al SI que define la cantidad de moles de soluto que contribuyen a la presión osmótica de una solución. Un milliosmol (mOsm) es 1/1.000 de un osmol. Un microosmol (μOsm) (también escrito micro-osmole) es 1/1.000.000 de osmol.

Tipos de solutos

La osmolaridad se diferencia de la molaridad porque mide los osmoles de las partículas de soluto en lugar de los moles de soluto. La distinción surge porque algunos compuestos pueden disociarse en solución, mientras que otros no.

Los compuestos iónicos, como las sales, pueden disociarse en solución en sus iones constituyentes, por lo que no existe una relación uno a uno entre la molaridad y la osmolaridad de una solución. Por ejemplo, el cloruro de sodio (NaCl) se disocia en iones Na⁺ y Cl⁻. Por lo tanto, por cada mol de NaCl en solución, hay 2 osmoles de partículas de soluto (es decir, una solución de NaCl de 1 mol/L es una solución de NaCl de 2 osmol/L). Tanto los iones de sodio como los de cloruro afectan la presión osmótica de la solución.

Otro ejemplo es el cloruro de magnesio (MgCl₂), que se disocia en iones Mg²⁺ y 2Cl⁻. Por cada mol de MgCl₂ en la solución, hay 3 osmoles de partículas de soluto.

Los compuestos no iónicos no se disocian y forman solo 1 osmol de soluto por 1 mol de soluto. Por ejemplo, una solución de glucosa de 1 mol/L equivale a 1 osmol/L.

Múltiples compuestos pueden contribuir a la osmolaridad de una solución. Por ejemplo, una solución de 3 Osm podría consistir en: 3 moles de glucosa, o 1,5 moles de NaCl, o 1 mol de glucosa + 1 mol de NaCl, o 2 moles de glucosa + 0,5 moles de NaCl, o cualquier otra combinación similar.

Definición

La osmolaridad de una solución, dada en osmoles por litro (osmol/L), se calcula a partir de la siguiente expresión:

{displaystyle mathrm {osmolarity} =sum _{i}varphi _{i},n_{i}C_{i}}

$φ$ es el coeficiente osmótico, que representa el grado de no-idealidad de la solución. En el caso más simple es el grado de disociación del soluto. Entonces, $φ$ es entre 0 y 1 donde 1 indica la disociación del 100%. Sin embargo, $φ$ también puede ser mayor de 1 (por ejemplo, para la sucrosa). Para las sales, los efectos electrostáticos causan $φ$ ser más pequeño que 1 incluso si se produce una disociación del 100% (ver la ecuación Debye-Hückel);
$n$ es el número de partículas (por ejemplo iones) en las que se disocia una molécula. Por ejemplo: la glucosa tiene $n$ de 1, mientras que NaCl tiene $n$ de 2;
$C$ es la concentración molar del soluto;
el índice $i$ representa la identidad de un particular soluto.

La osmolaridad se puede medir utilizando un osmómetro que mide propiedades coligativas, como la depresión del punto de congelación, la presión de vapor o la elevación del punto de ebullición.

Osmolaridad versus tonicidad

La osmolaridad y la tonicidad son conceptos relacionados pero distintos. Así, los términos terminados en -osmótico (isosmótico, hiperosmótico, hiposmótico) no son sinónimos de los términos terminados en -tónico (isotónico, hipertónico, hipotónico). Los términos están relacionados porque ambos comparan las concentraciones de soluto de dos soluciones separadas por una membrana. Los términos son diferentes porque la osmolaridad tiene en cuenta la concentración total de solutos penetrantes y de solutos no penetrantes, mientras que la tonicidad tiene en cuenta la concentración total de solutos que no penetran libremente únicamente .

Los solutos penetrantes pueden difundirse a través de la membrana celular, provocando cambios momentáneos en el volumen celular a medida que los solutos "tiran" de la membrana celular. moléculas de agua con ellos. Los solutos no penetrantes no pueden atravesar la membrana celular; por lo tanto, debe ocurrir el movimiento del agua a través de la membrana celular (es decir, ósmosis) para que las soluciones alcancen el equilibrio.

Una solución puede ser tanto hiperosmótica como isotónica. Por ejemplo, el líquido intracelular y extracelular puede ser hiperosmótico, pero isotónico: si la concentración total de solutos en un compartimento es diferente a la del otro, pero uno de los iones puede atravesar la membrana (en otras palabras, un soluto penetrante). , arrastrando agua consigo, sin causar así ningún cambio neto en el volumen de la solución.

Osmolaridad plasmática versus osmolalidad

La osmolaridad plasmática se puede calcular a partir de la osmolalidad plasmática mediante la siguiente ecuación:

Osmolaridad = osmolalidad

\times *** Sol - c a)

donde:

$*** Sol$ es la densidad de la solución en g/ml, que es 1.025 g/ml para plasma sanguíneo.
$c a$ es la concentración de soluto (anhydrous) en g/ml – no confundirse con la densidad de plasma seco

Según la IUPAC, la osmolalidad es el cociente del logaritmo natural negativo de la actividad racional del agua y la masa molar del agua, mientras que la osmolaridad es el producto de la osmolalidad y la densidad de masa del agua (también conocida como concentración osmótica) .

En términos más simples, la osmolalidad es una expresión de la concentración osmótica del soluto por masa de disolvente, mientras que la osmolaridad es por volumen de solución (de ahí la conversión multiplicando por la masa densidad del disolvente en solución (kg de disolvente/litro de solución).

{displaystyle {text{osmolality}}=sum _{i}varphi _{i},n_{i}m_{i}}

donde $m i$ es la molalidad del componente $i$ .

La osmolaridad/osmolalidad del plasma es importante para mantener el equilibrio electrolítico adecuado en el torrente sanguíneo. Un equilibrio inadecuado puede provocar deshidratación, alcalosis, acidosis u otros cambios potencialmente mortales. La hormona antidiurética (vasopresina) es en parte responsable de este proceso al controlar la cantidad de agua que el cuerpo retiene del riñón al filtrar el torrente sanguíneo.

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