SOLUZIONE ISOTONICA: COMPONENTI, PREPARAZIONE, ESEMPI - BIOLOGIA - 2025

Una soluzione isotonica è quella che presenta la stessa concentrazione di soluto rispetto a una soluzione separata o isolata da una barriera semipermeabile. Questa barriera consente il passaggio del solvente, ma non di tutte le particelle di soluto.

In fisiologia, detta soluzione isolata si riferisce al fluido intracellulare, cioè l'interno delle cellule; mentre la barriera semipermeabile corrisponde alla membrana cellulare, formata da un doppio strato lipidico attraverso il quale le molecole d'acqua possono essere filtrate nel mezzo extracellulare.

Interazione di una cellula con una soluzione isotonica. Fonte: Gabriel Bolívar.

L'immagine sopra mostra cosa si intende per soluzione isotonica. La "concentrazione" dell'acqua è la stessa dentro e fuori la cellula, quindi le sue molecole entrano o escono attraverso la membrana cellulare con frequenze uguali. Pertanto, se due molecole d'acqua entrano nella cellula, due di loro usciranno simultaneamente nell'ambiente extracellulare.

Questo stato, chiamato isotonicità, si verifica solo quando il mezzo acquoso, all'interno e all'esterno della cellula, contiene lo stesso numero di particelle di soluto disciolto. Pertanto, una soluzione sarà isotonica se la concentrazione dei suoi soluti è simile a quella del mezzo fluido o intracellulare. Ad esempio, la soluzione salina allo 0,9% è isotonica.

Componenti di soluzioni isotoniche

Affinché ci sia una soluzione isotonica, è necessario prima assicurarsi che l'osmosi si verifichi nella soluzione o nel mezzo solvente e non nella diffusione del soluto. Ciò è possibile solo se è presente una barriera semipermeabile, che consente il passaggio delle molecole di solvente, ma non delle molecole di soluto, in particolare i soluti caricati elettricamente, gli ioni.

Pertanto, il soluto non sarà in grado di diffondersi da regioni più concentrate a regioni più diluite. Saranno invece le molecole d'acqua a spostarsi da una parte all'altra, attraversando la barriera semipermeabile, e l'osmosi in atto. Nei sistemi acquosi e biologici questa barriera è per eccellenza la membrana cellulare.

Avendo una barriera semipermeabile e un mezzo solvente, è necessaria anche la presenza di ioni o sali disciolti in entrambi i mezzi: interno (all'interno della barriera) e esterno (esterno alla barriera).

Se la concentrazione di questi ioni è la stessa su entrambi i lati, non ci sarà un eccesso o un deficit di molecole d'acqua per solvatarli. Cioè, il numero di molecole d'acqua libere è lo stesso e quindi non attraverseranno la barriera semipermeabile su entrambi i lati per equalizzare le concentrazioni di ioni.

Preparazione

- Condizioni ed equazione

Sebbene una soluzione isotonica possa essere preparata con qualsiasi solvente, poiché l'acqua è il mezzo per le cellule, questa è considerata l'opzione preferita. Conoscendo esattamente la concentrazione di sali in uno specifico organo del corpo, o nel flusso sanguigno, è possibile stimare la quantità di sali da sciogliere in un dato volume.

Negli organismi vertebrati è accettato che, in media, la concentrazione di soluti nel plasma sanguigno è di circa 300 mOsm / L (milliosmolarità) e può essere interpretata come quasi 300 mmol / L. Cioè, è una concentrazione molto diluita. Per stimare la milliosmolarità, è necessario applicare la seguente equazione:

Osmolarità = m v g

Per scopi pratici si assume che g, il coefficiente osmotico, abbia un valore di 1. Quindi l'equazione ora appare come:

Osmolarità = mv

Dove m è la molarità del soluto e v è il numero di particelle in cui detto soluto si dissocia in acqua. Quindi moltiplichiamo questo valore per 1.000 per ottenere la milliosmolarità per un particolare soluto.

Se c'è più di un soluto, la milliosmolarità totale della soluzione sarà la somma delle milliosmolarità per ogni soluto. Più soluto c'è rispetto all'interno delle cellule, meno isotonica sarà la soluzione preparata.

- Esempio di preparazione

Supponiamo di voler preparare un litro di una soluzione isotonica partendo da glucosio e sodio diacido fosfato. Quanto glucosio dovresti pesare? Si supponga di utilizzare 15 grammi di NaH ₂ PO ₄ .

Primo passo

Dobbiamo prima determinare l'osmolarità di NaH ₂ PO ₄ calcolando la sua molarità. Per fare questo, usiamo la sua massa molare o peso molecolare, 120 g / mol. Poiché ci viene richiesto un litro di soluzione, determiniamo le talpe e avremo direttamente la molarità:

moli (NaH ₂ PO ₄ ) = 15 g ÷ 120g / mol

= 0,125 mol

M (NaH ₂ PO ₄ ) = 0,125 mol / L

Ma quando NaH ₂ PO _{4 si} dissolve in acqua, rilascia un catione Na ⁺ e un anione H ₂ PO ₄ ^- , quindi v ha un valore di 2 nell'equazione dell'osmolarità. Procediamo quindi a calcolare per NaH ₂ PO ₄ :

Osmolarità = mv

= 0,125 mol / L 2

= 0,25 Osm / L

E quando moltiplicato per 1.000 abbiamo la milliosmolarità di NaH ₂ PO ₄ :

0,25 Osm / L 1.000 = 250 mOsm / L

Secondo passo

Poiché la milliosmolarità totale della soluzione deve essere pari a 300 mOsm / L, sottraiamo per scoprire quale dovrebbe essere il glucosio:

mOsm / L (glucosio) = mOsm / L (totale) - mOsm / L (NaH ₂ PO ₄ )

= 300 mOsm / L - 250 mOsm / L

= 50 mOsm / L

Poiché il glucosio non si dissocia, v è uguale a 1 e la sua osmolarità è uguale alla sua molarità:

M (glucosio) = 50 mOsm / L ÷ 1.000

= 0,05 mol / L

Essendo il molare del glucosio 180 g / mol, determiniamo infine quanti grammi dobbiamo pesare per dissolverlo in quel litro di soluzione isotonica:

Massa (glucosio) = 0,05 mol 180 g / mol

= 9 g

Pertanto, questa soluzione isotonica di NaH ₂ PO ₄ / glucosio viene preparata sciogliendo 15 grammi di NaH ₂ PO ₄ e 9 grammi di glucosio in un litro d'acqua.

Esempi di soluzioni isotoniche

Soluzioni o liquidi isotonici non provocano alcun gradiente o variazione della concentrazione di ioni nell'organismo, quindi la loro azione è essenzialmente focalizzata sull'idratazione dei pazienti che la ricevono in caso di emorragia o disidratazione.

Soluzione salina normale

Una di queste soluzioni è la normale soluzione salina, con una concentrazione di NaCl dello 0,9%.

Soluzione di Ringer lattato

Altre soluzioni isotoniche utilizzate per lo stesso scopo sono Ringer lattato, che abbassa l'acidità grazie alla sua composizione tampone o tampone, e le soluzioni di fosfato di Sorensen, che sono costituite da fosfati e cloruro di sodio.

Sistemi non acquosi

L'isotonicità può essere applicata anche a sistemi non acquosi, come quelli in cui il solvente è un alcol; a patto che sia presente una barriera semipermeabile che favorisce la penetrazione delle molecole di alcol e trattiene le particelle di soluto.

Riferimenti

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