Електроліти, Вимірювання концентрації (мг
Вимірювання концентрації (мг/дл - мекв/л)
Електроліти можна зважити і після цього визначити їхню концентрацію в об'ємі рідини. Наприклад, цим методом визначено, що 1 дл плазми знаходиться 327 мг натрію. Ця величина не дає безпосередньо читаної інформації для розуміння біологічних процесів. Кількість катіонів та аніонів прийнято вимірювати в еквівалентах, тобто в екві або мекві (рис.4). 1 мекв передбачає кількість речовини, еквівалентну її позитивному або негативному заряду. Для розрахунку екв або мекв необхідно знати: - іонну масу; - величину заряду (валентність).
Мал. 4. Відмінність у одиницях виміру. а - 23 мг іонів натрію пов'язують 35,5 мг іонів хлору, 24,3 мг іонів магнію пов'язують 71 мг іону хлору; б - 1 мекв іонів натрію пов'язує 1 мекв іонів хлору, 2 мекв іонів іонів магнію зв'язує 2 мекв іонів хлору. Обгрунтування: 1 меквіонів натрію = 23 мг (відносна атомна маса 23), 1 меквіонів магнію = 12,2 мг (відносна атомна маса 24,3); 1 меквіонів хлору = 35,5 мг (відносна атомна маса 35,5).
З цих даних можна розрахувати екв або мекв:
У біології розраховують зазвичай менші величини - мекв:
Слід зазначити, що кількість позитивних зарядів у розчині завжди відповідає числу негативних.
Дані для перерахунку1 мекв натрію =23,0 мг 1 г натрію =43,5 мекв 1 мекв калію =39,1 мг 1 г калію =25,6 мекв 1 мекв кальцію =20,0 мг 1 г кальцію =49,9 мекв 1 мекв магнію =12,2 мг 1 г магнію =82,0 мекв 1 мекв хлору =35,5 мг 1 г хлору = 28,2 мекв 1 мекв гідрокарбонату =61,0 мг 1 г гідрокарбонату =16,4 мекв 1 г хлориду натрію містить 17,1 мекв натрію та 17,1 мекв хлору 1 г гідрокарбонату натрію містить 11,9 мекв натрію та 11,9 меквгідрокарбонату 1 г лактату натрію містить 8,9 мекв натрію та 8,9 мекв лактату 1 г хлориду калію містить 13,4 мекв калію та 13,4 мекв хлору 1 г гідрокарбонату калію містить 10,0 мекв калію та 10 ,0 мекв гідрокарбонату 1 г однозаміщеного фосфату калію (KH2PO4) містить 7,4 меко калію та 7,4 мекв первинного фосфату 1 г двозаміщеного фосфату калію (K2HPO4) містить 11,5 мекв калію та 11,5 вторинного фосфату
Увага: мекв не є мірою величини концентрації. Необхідно знати, в якому обсязі рідини знаходиться ця кількість мекв (наприклад, мекв/л плазми).
Перерахунок мг/дл в мекв/л
Якщо необхідно перерахувати мг/дл в мекв/л, то використовують таку формулу: для катіонів та аніонів мг/дл Х 10 Х валентність мекв/л = ------------- ----------------------------------------------------- ------- відносна атомна або молекулярна маса (мг) для білків мекв/л = г/дл Х 2,41
З урахуванням значень рН шлазми точніший розрахунок (Неisler і Schorer) буде наступним: мекв/л = г/дл Х 1,04 (рН 5,08)
Після введення системи одиниць СІ концентрації катіонів і аніонів позначатимуться в ммоль/л (1 ммоль = відносної атомної або молекулярної маси в мг). Для однозарядних іонів (наприклад, Na+, K+) значення не змінюються (1 ммоль=1 мекв), для багатовалентних вони будуть іншими (Са2+: 1 ммоль = 2 мекв).
Мал. 5. Зміна обсягу еритроцитів залежно від осмотичного тиску розчинів хлориду натрію різної концентрації. а - гіпотонічний розчин хлориду натрію: набухання еритроцитів аж до розриву (гемоліз); б - ізотонічний розчин хлориду натрію; в – гіпертонічний розчин хлориду натрію; зморщування еритроцитів (форма зморщеного яблука).
Осмоляльність означає осмотичнечисло на 1 кг розчинника, осмол яскравість – на 1 л розчину. Осмотичний тиск розчину залежить від числа осмотично активних частинок (іонів та недисоційованих молекул), які знаходяться у певному обсязі. Одиниця осмотичного тиску - осмоль або мосммоль (міліосммоль). Якщо 1 моль глюкози (відносна молекулярна маса 180,2; 1 моль = 180,2 г) знаходиться в 1 кг води, цей розчин має «ідеальну» осмоляльність, рівну 1 осммоль. Якщо ж внести в 1 кг води 1 моль кухонної солі (відносна молекулярна маса = 58,4; 1 моль = 58,4 г), то утворюється «ідеальна» осмоляльність 2 осммоль, так як кухонна сіль розпадається на іони натрію і хлору, внаслідок чого у розчині з'являється подвоєне число частинок на відміну глюкози. У розчинах, що містять повністю дисоціюючі солі, осмотичний тиск спрощено можна визначити за кількістю катіонів і аніонів (так звана ідеальна осмоляльність). При цьому, звичайно, нехтують міжіонною взаємодією, яка впливає на осмоляльність і веде до «реальної» осмоляльності. Осмотичні співвідношення відповідальні за розподіл води в різні рідинні простори в ортанізмі (рис. 5, див. також 1.4.3). Осмотичний тиск визначають вимірюванням зниження точки замерзання (осмометрія).
Осмоляльність плазми становить 290 мосммоль (кг води 38 ° С), (Geigy). Плазма складається в основному з дисоціюючих електролітів, при цьому натрій за наближеним розрахунком визначає половину осмоляльності плазми. Вплив неелектролітів у нормальному стані незначний: Глюкоза: 100 мг/дл = 5,5 мосммоль/л плазми (Geigy) Сечовина: 100 мг/дл=17,2 мосммоль/л плазми (Geigy) На основі цих уявлень можна розрахувати осмоляльність плазми, якщо відомо кількість натрію, сечовини та глюкози(Mansberger et al.):
Відмінності між розрахунковою та виміряною осмоляльністю доводять присутність невідомих розчинених речовин (токсини?) і є показаннями для гемодіалізу (Mans-berger та співавт.). Низька осмоляльність спостерігається тільки при гіпона-тріємії; гіперосмоляльний стан, навпаки, багатозначний (Mansberger et al.: гіпернатріємія; гіперглюкоземія; уремія; невідомі речовини; комбінація багатьох факторів). Для практичних цілей із наведених міркувань можна зробити висновок, що концентрація натрію в плазмі визначає її осмоляльність. Відхилення спостерігаються особливо часто при діабеті, уремії та у присутності невідомих розчинених речовин. У зв'язку з цим точний вимір осмоляльності необхідний у кожному окремому випадку.
Ефективний осмотичний тиск
Для визначення відхилень в осмотичному тиску використовують напівпроникні мембрани. Речовини, що частково проходять через клітинні мембрани, наприклад, сечовина, викликають відхилення осмотичного тиску тільки в тих кількостях, які перешкоджають проникності клітинних мембран. Таким чином, ефективний осмотичний тиск створюється лише істинними іонами.
Нормальна осмоляльність плазми (290 мосммоль/кг води) є точкою для тонічності. Ізотонічними розчинами є (наближено): —1/6 молярні розчини солей, молекули яких повністю дисоціюють на 2 іони, наприклад 1/6 молярний розчин кухонної солі; — 1/3 молярні розчини, якщо речовина, що розчиняється, не дисоціює, наприклад 1/3 молярний розчин глюкози. Розчини, які виявляють меншу порівняно з плазмою осмоляльність, є гіпотонічними; розчини, що мають більш високу осмоляльність, є гіпертонічними. Осмоляльність клітинивідповідає такий плазми [Black, Moore, Burck, 1962]. При цьому слід враховувати, що частина електролітів у клітині залишається недисоційованою. На осмотичний тиск у клітині постійно впливає обмін речовин: при розпаді великих молекулярних сполук на певну кількість дрібніших підвищується осмоляльність, при синтезі вона знижується.
Колоїдно-осмотичний тиск відповідає ступеню участі білків в осмоляльності. Оскільки білкові молекули дуже великі, число частинок на одиницю маоси значно менше, ніж у випадку електролітів. Колоїдно-осмотичний тиск плазмових білків становить лише 1,6 мосммоль/кг води (25 мм рт. ст.). Це становить 0,55% від загальної осмоляльності плазми. Найбільший внесок робить альбумін (85%, Geigy). Незважаючи на малу величину осмоляльності плазми, колоїдно-осмотичний тиск має велике значення, тому що білки можуть виходити з кровоносного русла лише повільно. З цього стає зрозумілим вплив колоїдно-осмотичного тиску на розподіл води між плазмою та міжтканинною рідиною (див. 1.4.З.). Падіння концентрації альбуміну в плазмі, наприклад, знижує її здатність утримувати воду (гіпопротеїнемічний набряк; відновлення об'єму циркулюючої крові).