Definição
A osmolaridade é a concentração total de soluto dentro de um volume específico de um solvente expresso em osmoles por litro (OSM/L) ou miliosmoles por litro (MOSM/L). Essas concentrações de soluto (partícula dissolvida) devem ser osmoticamente ativas – ou seja, causam o movimento da água em uma membrana seletivamente permeável (a membrana celular) via osmose. Osmoles são concentrações medidas de íons dissociados em uma solução que contribui para a pressão osmótica.
O que é osmolaridade?
Para entender a osmolaridade, precisamos saber sobre como a água e as moléculas viajam através das membranas celulares. Isso requer conhecimento básico de vários termos associados.
Difusão
A difusão molecular é o movimento líquido de moléculas na forma sólida, líquida ou gás de uma área de alta concentração de moléculas para baixa concentração. Não é necessária energia na forma de adenosina trifosfato (ATP). A difusão sólida é o resultado do movimento do átomo sob a influência da temperatura. Por esse motivo, raramente é visto como uma forma passiva de transporte molecular – os sólidos exigem energia na forma de calor para dar a seus átomos energia suficiente para se dispersar.
No corpo humano, a difusão é o movimento passivo de moléculas em água ou gás ao longo de um gradiente de concentração – de uma área de alta concentração para uma área de baixa concentração. O objetivo final da difusão é criar a mesma concentração nas áreas conectadas. Isso pode acontecer na presença de uma barreira semelhante à peneira chamada membrana semipermeável ou sem. Na biologia humana, esta membrana é a membrana fosfolipídica de uma célula.
A osmose é uma subcategoria de difusão, mas, em vez do movimento de partículas em um gradiente de concentração, descreve o movimento das moléculas de água – sempre em uma membrana semipermeável – de uma baixa concentração de soluto em direção a uma maior concentração do mesmo soluto.
Membrana semipermeável
Uma membrana semi-permeável permite que algumas moléculas passem, mas impede que moléculas grandes ou carregadas façam o mesmo. Na osmose, é sempre necessária uma membrana semi-permeável. Uma membrana seletivamente permeável não é obrigatória para que a difusão ocorra.
A bicamada fosfolipídica de uma membrana celular possui um núcleo hidrofóbico (não polar) e uma superfície interna e externa hidrofílica (polar). Quando moléculas maiores têm uma carga elétrica, como no caso de íons e moléculas polares, elas não conseguem atravessar a membrana. Em vez disso, eles precisam de canais abertos (poros) ou proteínas de transporte para entrar ou sair da célula.
Solução
Uma solução é uma mistura de solvente e soluto.
Um solvente – sólido, líquido ou gás – pode separar outras moléculas alterando suas cargas elétricas e causando movimento. No corpo, o solvente é água. A osmolaridade plasmática diz respeito ao solvente de água e inúmeros solutos do sangue.
As moléculas de água são a força motriz da osmose. Na difusão, as moléculas de água fazem com que os solutos se movam através de uma área até que as concentrações sejam iguais. Na osmose, a água se move através de uma membrana que não está aberta ao soluto e torna as concentrações de soluto semelhantes em ambos os lados dessa membrana.
As concentrações de solutos e água no plasma sanguíneo e no líquido extracelular são muito semelhantes; No entanto, as concentrações dentro e fora da membrana celular podem ser muito diferentes. É aqui que osmose tem sua função principal.
Osmose
Osmose é o movimento de um solvente-não um soluto-através de uma membrana semi-permeável em um gradiente de concentração. No corpo, refere-se à concentração de moléculas de água em ambos os lados da membrana celular seletivamente permeável.
A razão pela qual as moléculas de água são responsáveis pela osmose e não os solutos dissolvidos é porque muitos solutos não conseguem atravessar a bicamada fosfolipídica da membrana celular. As moléculas de água podem.
Por exemplo, as moléculas de açúcar são muito grandes para passar por uma membrana celular e requerem transporte ativo. Se dez moléculas de açúcar são dissolvidas em vinte moléculas de água fora de uma célula e duas moléculas de açúcar são dissolvidas em cem moléculas de água dentro de uma célula, as concentrações dessas duas soluções não são as mesmas. Ao trazer mais moléculas de água para a célula, as concentrações de açúcar se tornam iguais e a energia não é desperdiçada transportando as maiores moléculas de glicose.
Solução isotônica
Uma solução isotônica é o objetivo de osmose e difusão. Este termo descreve a mesma concentração de solutos em duas áreas e é chamado de mistura homogênea. As membranas celulares permitem que as moléculas de água e soluto passem do interior da célula para o exterior e vice -versa. Isso ocorre em resposta à alteração dos níveis de concentração de soluto. Os métodos de transporte que não usam energia (transporte passivo) são os mais eficientes. Osmose e difusão são formas de transporte passivo.
Solução hipotônica
Uma solução hipotônica descreve uma menor concentração de uma solução fora da célula do que dentro. Se vinte moléculas de glicose são dissolvidas em vinte moléculas de água no citosol celular (uma proporção de 20:20 ou 1: 1) e vinte moléculas de glicose são dissolvidas em cem moléculas de água no líquido extracelular (uma razão de 20: 100 ou 1 : 5), a concentração da solução é menor fora da célula.
Vamos imaginar que quarenta moléculas de água se movem do espaço extracelular para a célula via osmose. A proporção extracelular de glicose e água se torna 20:60 ou 1: 3. A adição de água ao interior da célula também afeta o nível de concentração. Vinte moléculas de glicose dissolvidas em sessenta moléculas de água dentro da célula (20:60 ou 1: 3) cria uma solução isotônica em ambos os lados da membrana celular. No entanto, isso nem sempre é ideal. Muita água dentro da célula pode fazer com que ela se torne turgida; poderia estourar e morrer.
Solução hipertônica
Em uma solução hipertônica extracelular, a água sairá da célula para diminuir altas concentrações fora da membrana. O objetivo é produzir uma solução isotônica de ambos os lados. Em uma solução hipertônica, a concentração de solutos em uma solução é maior fora da célula.
O efeito oposto a uma solução hipotônica ocorre dentro da célula. Torna -se desidratado pela perda de água e pode perder sua capacidade de funcionar e talvez morrer.
Molaridade
A molaridade é uma medida que expressa o número de moles de um soluto por litro de uma solução.
Uma toupeira é uma unidade de medição calculada de acordo com o sistema internacional de unidades. Baseia-se no número de átomos de carbono em doze gramas de carbono-12.
A União Internacional de Química Pura e Aplicada mudou a antiga fórmula; Os átomos de carbono foram substituídos pela constante matemática de Avogadro de 6.02214076 x 1023 (602.214.076.000.000.000.000.000). Para os cientistas, essa mudança faz pouca diferença; A constante de Avogadro simplesmente é igual ao número de átomos de carbono em doze gramas de carbono-12.
Se simplesmente olhássemos para a massa de um átomo, cada número seria pequeno e muito difícil de calcular. Ao definir uma toupeira de qualquer substância como tendo a mesma massa que doze gramas de carbono-12, os cálculos se tornam muito mais simples. A toupeira nos ajuda a converter elementos e combinações de elementos em uma única unidade de massa.
Você pode calcular moles olhando para o peso atômico de um elemento. A massa atômica é representada na maioria das tabelas periódicas. Para calcular a quantidade de uma substância em toupeiras, examinamos os elementos dentro dessa substância individualmente.
Osmoles
Osmoles são unidades de osmolaridade. Os cálculos não se baseiam na constante de Avogadro, mas de acordo com as diferentes partículas de um soluto dissolvido em água. É expresso como OSM/kg de água.
Muitos solutos se dissociam em água e apenas solutos dissociados têm unidades osmole que diferem das unidades molares. Quando adicionamos sal (NaCl) à água, os íons de sódio positivos e os íons cloreto negativos se separam. Isso nos dá dois tipos diferentes de partículas. Quando você tem uma solução de sal em água em água, você tem uma concentração osmótica composta por duas partículas-um íon de sódio e um cloreto; Cada mole de cloreto de sódio é dois osmoles em solução.
Cálculo de osmolaridade
Saber como calcular a osmolaridade deve ser uma tarefa muito mais simples quando você estiver familiarizado com as informações acima. Sabemos que uma definição de osmolaridade descreve o número de partículas de soluto em um litro de solvente (água).
Exemplo de cálculo de osmolaridade
Imagine que você tem 400 ml de água na qual 60g de cloreto de magnésio (MGCL2) é dissolvido.
Olhando para a tabela periódica, você anota a massa atômica para magnésio (24,3) e cloreto (35,5). Você pode calcular o peso em gramas de uma toupeira de cloreto de magnésio: 24,3 mais 35,5 mais 35,5 = 95,3 g.
Para converter de gramas em moles, divida o número de gramas na solução pela massa atômica total do soluto. A divisão de 60 g por 95,3 g fornece 0,63 moles de cloreto de magnésio em uma solução de 400 ml.
Para encontrar o número de osmoles por mole nesta solução, observe o número total de partículas no cloreto de magnésio dissociado. Como sal, esse composto se dissocia em íons. Um magnésio e duas partículas de cloreto por molécula significam que cada mole de mgcl2 é de três ósnos.
Para calcular quantos osmoles podem ser encontrados em sua solução de 400 ml, multiplique as moles (0,63) por osmoles (3). Existem 1,89 osmoles de soluto em 400 ml de água.
No entanto, um resultado da fórmula de osmolaridade é expresso em osmoles por litro. Agora você precisa dividir 1,89 osmoles por 0,4 litros (400 ml) para chegar à resposta – a osmolaridade desta solução é de 4,73 OSM/L.
Quando você conhece a osmolaridade de duas soluções em ambos os lados de uma membrana semipermeável, você pode calcular a direção da osmose. A água se move em direção ao lado que tem uma osmolaridade mais alta. Ele se move do lado mais diluído para o lado mais concentrado. O lado da alta osmolaridade é hiperosmótico para o outro lado (hipo-osmótico). Quando as concentrações são iguais, elas são iso-osmóticas.
Osmolaridade vs osmolalidade
A osmolaridade é outra medição de osmoles solutos, mas em um quilograma de solvente, em vez de um litro de solvente (osmolaridade). Enquanto os solutos são medidos em peso ou massa, os solventes são medidos de acordo com o peso (quilogramas) ou volume (litros). A osmolaridade é expressa na OSM/L e osmolalidade no OSM/kg. Como a água pode mudar de volume de acordo com a temperatura, muitos cientistas preferem osmolalidade. Um quilograma permanece um quilograma, independentemente da temperatura; No entanto, um litro de água e um litro de gelo não ocupam a mesma quantidade de espaço.
Osmolaridade do plasma sanguíneo não é um teste – a osmolaridade plasmática é. Isso mede a concentração de partículas dissolvidas no sangue de acordo com o peso do sangue. Os resultados são fornecidos em miliosmoles por quilograma (MOSM/kg).
Osmolaridade vs tonicidade
Quão permeável é uma membrana celular e quais são as concentrações de soluto em ambos os lados influenciam a tonicidade de uma solução extracelular. Quanta pressão uma membrana celular pode suportar e quão bem bombeia a água também influencia a quantidade de líquido extracelular que entra ou deixa a célula. Já analisamos soluções hipotônicas, isotônicas e hipertônicas – esses são níveis de tonicidade da solução. A osmolaridade depende principalmente da tonicidade do ambiente fluido, mas a tonicidade não depende de osmose.
Osmolaridade vs molaridade
Osmolaridade são o número de osmoles solutos em um litro de solução. Molaridade é o número de moles de soluto em um litro de uma solução. Como muitas substâncias se dissociam na água, geralmente é mais perspicaz calcular usando osmoles. No entanto, onde uma solução não contém moléculas dissociadas, como a glicose na água, cada mole de soluto também é um osmol.
A diferença entre osmolaridade e molaridade é explicada pelo fator de van e não – o número de moles (não a massa ou o peso) de partículas de soluto dissociado (íons) em um soluto.
Por exemplo, uma solução de glicose de 1 mol/L não se dissocia; O fator Van’t Hoff é, portanto, um. Uma solução de 1 mol/L de glicose (molaridade) possui uma osmolaridade de 1 OSM/L.
No entanto, 1 mol/L de solução de cloreto de cálcio (CACL2) se dissocia em três íons. Ele contém uma mole de íons de cálcio e dois moles de íons cloreto. A solução de 1 mol/L (molaridade) multiplicada por um fator de van não HOFF de três partículas separadas significa que 1 cacl2 é 3 OSM/L.
Bibliografia
Aparecer esconder
Amijii M, Cook TJ, Mobley C. (2019). Farmácia física aplicada, terceira edição. Nova York, McGraw Hill Professional. GH Fried, Hademenos GJ. (2018). O esboço da biologia de Schaum, quinta edição. Nova York, McGraw Hill Professional. Eaton DC, Pooler J. (2018). Vanders Fisiologia renal, nona edição. Nova York, McGraw Hill Professional.
- Amijii M, Cook TJ, Mobley C. (2019). Farmácia física aplicada, terceira edição. Nova York, McGraw Hill Professional.
- GH Fried, Hademenos GJ. (2018). O esboço da biologia de Schaum, quinta edição. Nova York, McGraw Hill Professional.
- Eaton DC, Pooler J. (2018). Vanders Fisiologia renal, nona edição. Nova York, McGraw Hill Professional.
Última atualização em 20 de agosto de 2022