Осмотическая концентрация. Осмолярность. Осмоляльность

Осмотическая концентрация — суммарная концентрация всех осмотически-активных частиц в растворе. Осмотическая концентрация выражаться как осмолярность (осмоль - рассчитывается на литр раствора) и как осмоляльность (осмоль - рассчитывается на кг растворителя).

Осмотическую концентрацию растворов вычисляют по формуле:

, где

Mi - молекулярная масса растворенного вещества i;

m_i – количество растворенного вещества: если в 1 л раствора – то рассчитывают осмолярность; если в 1 кг растворителя – то осмоляльность;

k_i – число частиц или ионов, образующихся при растворении из одной молекулы вещества

Так, если NaCl при растворении диссоциирует на Na+ и Cl^-, и в разбавленных растворах диссоциирует нацело (α = 1), то осмолярность 1-молярного раствора NaCl составит 2 осмоль/л, в концентрированных растворах α может быть 0,8, тогда осмолярность 1- молярного раствора NaCl составит 1,6 осмоль/л.

Теоретически возможно рассчитать осмолярность лишь для простых разбавленных растворов (одно-, двухкомпонентных), и только в том случае, если известны константы диссоциации и механизмы диссоциации растворяемых веществ. В растворах сложного состава, многокомпонентных, а также при высоких концентрациях растворяемые вещества могут влиять на диссоциацию друг друга, в настоящее время это влияние прогнозировать сложно, практически невозможно.

Фактическая осмолярность понижается по сравнению с теоретически рассчитанной. В таких случаях, а также для растворов новых, малоизученных ЛВ осмолярность определяют экспериментально.

ГФ РБ регламентирует экспериментальное определение осмолярности (осмоляльности).

Осмометрия

От осмотической концентрации (осмолярности/осмоляльности) зависят так называемые каллигативные свойства растворов (свойства, зависящие от числа частиц в растворенном веществе и не зависящие от его природы):

- осмотическое давление,

- повышение точки начала кипения (чем выше осмолярность, тем выше температура кипения),

- понижение температуры начала кристаллизации (чем выше осмолярность, тем ниже температура замерзания раствора),

Повышение температуры начала кипения раствора по сравнению с чистым растворителем (ΔТ_кип) и понижение температуры начала замерзания (ΔТ_зам) обусловлено понижением давления пара растворителя (водяных паров в случае водных растворов) над раствором. Повышение пропорционально мольной доле растворенного вещества.

ΔТ_кип = К_кипС, где

К_кип - эбуллиоскопическая констаната растворителя, показывает, на сколько градусов повысится температура кипения раствора, если в 1000 г растворителя внести 1 моль вещества;

С – моляльная концентрация, выраженная в молях растворенного вещества в 1000 г растворителя

Измерения с применением этого метода назывют эбуллиоскопией (от латинского ebullire – выкипать). Эбуллиоскопия менее точна по сравнению с криоскопией, так как эбуллиоскопические константы К_кип (для воды = 0,51°), как правило, меньше криоскопических К_зам.

В этой связи именно криоскопический метод считается более точным в измерении осмоляльности:

ΔТ_зам = К_зам·С, где

ΔТ_зам – понижение температуры начала кристаллизации раствора по сравнению с чистым растворителем, эту величину называют температурной депрессией кристаллизации.

Для плазмы крови ΔТ_зам = 0,52°.

С – моляльная концентрация, выраженная в молях растворенного вещества в 1000 г растворителя;

К_зам – криоскопическая константа растворителя (замерзания). Показывает, на сколько градусов понизится температура замерзания раствора, если в 1000 г растворителя внести 1 моль вещества. Для воды К_зам = 1,86°.

Таким образом, измерив температурную депрессию кристаллизации (ГФ РБ: замерзания) раствора ΔТ_зам, можно рассчитать осмоляльность водного раствора по формуле:

OSM = 1000 · ΔТ_зам/1,86° (мОсмоль/кг)

Температурную депрессию замерзания раствора согласно ГФ РБ определяют с помощью аналитических приборов - осмометров.

Миллиосмометр-криоскоп термоэлектрический МТ-5 - аналитический прибор, предназначенный для измерения методом криоскопии осмотических концентраций биологических жидкостей и водных растворов, а также для измерения температур замерзания, соответствующих этим концентрациям. Прибор работает в автоматическом режиме. Управление осуществляется с помощью встроенного микроконтроллера.

Составные части:

- Приспособление для охлаждения измерительной кюветы

- Система измерения температуры (по силе тока или разности потенциалов). Измерительное устройство м.б. градуировано непосредственно в единицах осмоляльности, либо в град. понижения температуры (град.температурной депрессии).

Миллиосмометры-криоскопы МТ-5 могут быть рекомендованы для использования в аналитических лабораториях с целью анализа качества лекарственных препаратов, как при их производстве, так и в процессе контроля, в соответствии с ОФС, ФС и ФСП.