हाइपरटोनिक समाधान क्या है?

ज्यादातर लोग जानते हैं कि नमकीन खाद्य पदार्थों में प्यास पैदा करने का गुण होता है। शायद आपने यह भी देखा होगा कि बहुत मीठे खाद्य पदार्थ भी ऐसा ही करते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि नमक (सोडियम और क्लोराइड आयनों के रूप में) और शर्करा (ग्लूकोज अणुओं के रूप में) के रूप में कार्य करते हैं सक्रिय ऑस्मोल्स जब शरीर के तरल पदार्थों में घुल जाता है, मुख्य रूप से रक्त का सीरम घटक। इसका मतलब यह है कि, जलीय घोल या जैविक समकक्ष में घुलने पर, उनके पास उस दिशा को प्रभावित करने की क्षमता होती है जिसमें आस-पास का पानी जाएगा। (एक घोल केवल पानी होता है जिसमें एक या एक से अधिक पदार्थ घुले होते हैं।)

"टोन," मांसपेशियों के अर्थ में, "तनापन" का अर्थ है या अन्यथा कुछ ऐसा है जो प्रतिस्पर्धी खींचने वाली शैली की ताकतों के सामने तय होता है। सुर, शक्तिप्रदता, रसायन शास्त्र में, किसी अन्य समाधान की तुलना में पानी में खींचने के लिए समाधान की प्रवृत्ति को संदर्भित करता है। अध्ययन के तहत समाधान हो सकता है हाइपोटोनिक, आइसोटोनिक या हाइपरटोनिक संदर्भ समाधान की तुलना में। हाइपरटोनिक समाधानों का पृथ्वी पर जीवन के संदर्भ में काफी महत्व है।

समाधान के सापेक्ष और पूर्ण सांद्रता के प्रभावों पर चर्चा करने से पहले, यह महत्वपूर्ण है उन तरीकों को समझने के लिए जिनमें इन्हें परिमाणित किया जाता है और विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में व्यक्त किया जाता है और जैव रसायन।

अक्सर, पानी (या अन्य तरल पदार्थ) में घुले हुए ठोस पदार्थों की सांद्रता को केवल मात्रा से विभाजित द्रव्यमान की इकाइयों में व्यक्त किया जाता है। उदाहरण के लिए, सीरम ग्लूकोज को आमतौर पर सीरम के ग्राम ग्लूकोज प्रति डेसीलीटर (लीटर का दसवां हिस्सा) या जी/डीएल में मापा जाता है। (मात्रा से विभाजित द्रव्यमान का यह उपयोग घनत्व की गणना के लिए उपयोग किए जाने वाले समान है, सिवाय इसके कि घनत्व माप में, केवल एक पदार्थ होता है अध्ययन के तहत, उदाहरण के लिए, सीसा का ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर सीसा।) विलायक की प्रति इकाई मात्रा में विलेय का द्रव्यमान भी "प्रतिशत द्रव्यमान" का आधार है। माप; उदाहरण के लिए, ६० ग्राम सुक्रोज को १,००० एमएल पानी में घोलकर ६ प्रतिशत कार्बोहाइड्रेट घोल (६०/१,००० = ०.०६ = ६%) है।

पानी या कणों की गति को प्रभावित करने वाले सांद्रण प्रवणता के संदर्भ में, हालांकि, प्रति इकाई आयतन में कणों की कुल संख्या जानना महत्वपूर्ण है, चाहे उनका आकार कुछ भी हो। यह है, कुल विलेय द्रव्यमान नहीं, जो इस आंदोलन को प्रभावित करता है, हालांकि यह हो सकता है। इसके लिए वैज्ञानिक सबसे अधिक प्रयोग करते हैं मोलरिटी (म), जो किसी पदार्थ के प्रति इकाई आयतन (आमतौर पर एक लीटर) के मोलों की संख्या है। यह बदले में किसी पदार्थ के दाढ़ द्रव्यमान, या आणविक भार द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है। परंपरा के अनुसार, किसी पदार्थ के एक मोल में 6.02 × 10. होता है²³ कण, इससे व्युत्पन्न ठीक 12 ग्राम मौलिक कार्बन में परमाणुओं की संख्या है। किसी पदार्थ का मोलर द्रव्यमान उसके घटक परमाणुओं के परमाणु भार का योग होता है। उदाहरण के लिए, ग्लूकोज का सूत्र C. है₆एच₁₂हे₆ और कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के परमाणु द्रव्यमान क्रमशः 12, 1 और 16 हैं। इसलिए, ग्लूकोज का मोलर द्रव्यमान (6 × 12) + (12 × 1) + (6 × 16) = 180 ग्राम है।

इस प्रकार, 90 ग्राम ग्लूकोज युक्त 400 एमएल घोल की मोलरता निर्धारित करने के लिए, आप पहले मौजूद ग्लूकोज के मोल की संख्या निर्धारित करते हैं:

(९० ग्राम) × (१ मोल/१८० ग्राम) = ०.५ मोल

इसे मोलरिटी निर्धारित करने के लिए मौजूद लीटर की संख्या से विभाजित करें:

(0.5 mol)/(0.4 L) = 1.25 M

कण जो विलयन में गति करने के लिए स्वतंत्र हैं वे यादृच्छिक रूप से एक दूसरे से टकराते हैं, और समय के साथ की दिशाएँ इन टकरावों के परिणामस्वरूप अलग-अलग कण एक दूसरे को रद्द कर देते हैं ताकि एकाग्रता में कोई शुद्ध परिवर्तन न हो परिणाम। समाधान कहा जाता है संतुलन इन शर्तों के अंर्तगत। दूसरी ओर, यदि समाधान के स्थानीयकृत हिस्से में अधिक विलेय पेश किया जाता है, तो की बढ़ी हुई आवृत्ति टकराव जो उच्च सांद्रता वाले क्षेत्रों से निचले क्षेत्रों में कणों की शुद्ध गति के परिणामस्वरूप होते हैं एकाग्रता। इसे प्रसार कहा जाता है और संतुलन की अंतिम उपलब्धि में योगदान देता है, अन्य कारक स्थिर रहते हैं।

जब मिश्रण में अर्ध-पारगम्य झिल्लियों को पेश किया जाता है तो तस्वीर काफी बदल जाती है। कोशिकाएं केवल ऐसी झिल्लियों से घिरी होती हैं; "अर्ध-पारगम्य" का अर्थ है कि कुछ पदार्थ गुजर सकते हैं जबकि अन्य नहीं कर सकते। कोशिका झिल्लियों के संदर्भ में, पानी, ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड गैस जैसे छोटे अणु अंदर जा सकते हैं और सरल प्रसार के माध्यम से कोशिका से बाहर, प्रोटीन और लिपिड अणुओं को चकमा देते हुए अधिकांश झिल्ली। अधिकांश अणु, हालांकि, सोडियम (Na .) सहित⁺), क्लोराइड (Cl .)^-) और ग्लूकोज तब भी नहीं हो सकता, जब कोशिका के आंतरिक भाग और कोशिका के बाहरी भाग के बीच सांद्रण अंतर होता है।

असमस, झिल्ली के दोनों ओर अंतर विलेय सांद्रता के जवाब में एक झिल्ली में पानी का प्रवाह, मास्टर करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण सेलुलर फिजियोलॉजी अवधारणाओं में से एक है। मानव शरीर के लगभग तीन-चौथाई हिस्से में पानी होता है, और इसी तरह अन्य जीवों के लिए भी। पल-पल के आधार पर शाब्दिक अस्तित्व के लिए द्रव संतुलन और बदलाव महत्वपूर्ण हैं।

परासरण की प्रवृत्ति को आसमाटिक दबाव कहा जाता है, और विलेय जिसके परिणामस्वरूप आसमाटिक दबाव होता है, जो सभी नहीं करते हैं, सक्रिय ऑस्मोल कहलाते हैं। यह समझने के लिए कि ऐसा क्यों होता है, पानी के बारे में खुद को एक "विलेय" के रूप में सोचना मददगार होता है जो अपनी एकाग्रता ढाल के परिणामस्वरूप अर्धपारगम्य झिल्ली के एक तरफ से दूसरी तरफ जाता है। जहां विलेय की सघनता अधिक होती है, वहां "पानी की सघनता" कम होती है, जिसका अर्थ है कि पानी किसी अन्य सक्रिय ऑस्मोल की तरह ही उच्च-सांद्रता-से-निम्न-सांद्रता दिशा में बहेगा। पानी बस सांद्रण दूरी से भी बाहर चला जाता है। संक्षेप में, यही कारण है कि नमकीन भोजन करने पर आपको प्यास लगती है: आपका मस्तिष्क किस पर प्रतिक्रिया करता है आपको सिस्टम में और पानी डालने के लिए कहकर आपके शरीर में सोडियम की मात्रा बढ़ा दी है - यह संकेत देता है प्यास।

परासरण की घटना समाधान की सापेक्ष एकाग्रता का वर्णन करने के लिए विशेषणों की शुरूआत को मजबूर करती है। जैसा कि ऊपर बताया गया है, एक पदार्थ जो एक संदर्भ समाधान से कम केंद्रित है, हाइपोटोनिक ("हाइपो" "अंडर" या "कमी" के लिए ग्रीक है) कहा जाता है। जब दो समाधान समान रूप से केंद्रित होते हैं, तो वे आइसोटोनिक ("आइसो" का अर्थ "समान") होते हैं। जब कोई समाधान संदर्भ समाधान से अधिक केंद्रित होता है, तो यह हाइपरटोनिक ("हाइपर" का अर्थ "अधिक" या "अतिरिक्त") होता है।

आसुत जल समुद्र के पानी के लिए हाइपोटोनिक है; समुद्र का पानी आसुत जल के लिए हाइपरटोनिक है। दो प्रकार के सोडा जिनमें बिल्कुल समान मात्रा में चीनी और अन्य विलेय होते हैं, आइसोटोनिक होते हैं।

कल्पना कीजिए कि एक जीवित कोशिका या कोशिकाओं के समूह के साथ क्या हो सकता है यदि सामग्री अत्यधिक केंद्रित थी आस-पास के ऊतकों की तुलना में, जिसका अर्थ है कि यदि कोशिका या कोशिकाएं उनके लिए हाइपरटोनिक हैं परिवेश। आसमाटिक दबाव के बारे में आपने जो सीखा है, उसे देखते हुए, आप उम्मीद करेंगे कि पानी कोशिका या कोशिकाओं के समूह में चला जाए ताकि आंतरिक पर विलेय की उच्च सांद्रता को ऑफसेट किया जा सके।

व्यवहार में ठीक ऐसा ही होता है। उदाहरण के लिए, मानव लाल रक्त कोशिकाएं, जिन्हें औपचारिक रूप से एरिथ्रोसाइट्स कहा जाता है, आमतौर पर डिस्क के आकार की होती हैं और दोनों तरफ अवतल होती हैं, जैसे कि एक केक जिसे पिन किया गया हो। यदि इन्हें हाइपरटोनिक घोल में रखा जाता है, तो पानी लाल रक्त कोशिकाओं को छोड़ देता है, जिससे वे ढह जाते हैं और माइक्रोस्कोप के नीचे "नुकीले" दिखते हैं। जब कोशिकाओं को हाइपोटोनिक घोल में रखा जाता है, तो पानी अंदर चला जाता है और कोशिकाओं को फुला देता है आसमाटिक दबाव ढाल को ऑफसेट करें - कभी-कभी न केवल सूजन बल्कि फटने के बिंदु तक कोशिकाएं। चूंकि शरीर के अंदर कोशिकाओं का विस्फोट आम तौर पर अनुकूल परिणाम नहीं होता है, यह स्पष्ट है कि ऊतकों में आसन्न कोशिकाओं में प्रमुख आसमाटिक दबाव अंतर से बचना महत्वपूर्ण है।

यदि आप 26.2 मील की दौड़ मैराथन या ट्रायथलॉन (तैराकी, बाइक की सवारी और एक दौड़) जैसे बहुत लंबे व्यायाम में लगे हुए हैं, तो आपने जो कुछ भी पहले खाया है वह नहीं हो सकता है घटना की अवधि के लिए आपको बनाए रखने के लिए पर्याप्त हो क्योंकि आपकी मांसपेशियां और यकृत केवल इतना ईंधन जमा कर सकते हैं, जिनमें से अधिकांश ग्लूकोज की श्रृंखला के रूप में होता है जिसे कहा जाता है ग्लाइकोजन दूसरी ओर, गहन व्यायाम के दौरान तरल पदार्थों के अलावा कुछ भी निगलना तार्किक रूप से कठिन और कुछ लोगों में मतली-उत्प्रेरण दोनों हो सकता है। आदर्श रूप से, आप किसी न किसी रूप में तरल पदार्थ लेंगे क्योंकि ये पेट के लिए आसान होते हैं, और आप एक बहुत अधिक चीनी-भारी (अर्थात, केंद्रित) तरल चाहते हैं ताकि काम करने वाले को अधिकतम ईंधन दिया जा सके मांसपेशियों।

या आप करेंगे? इस बहुत ही प्रशंसनीय दृष्टिकोण के साथ समस्या यह है कि जब आप जो पदार्थ खाते या पीते हैं, वे आपकी आंत द्वारा अवशोषित हो जाते हैं, तो यह प्रक्रिया एक परासरण पर निर्भर करती है। प्रवणता जो भोजन में पदार्थों को आंत के अंदर से आपकी आंत की परत वाले रक्त तक खींचती है, जिसकी वजह से यह आंदोलन से बह जाता है पानी। जब आप जिस तरल का सेवन करते हैं वह अत्यधिक केंद्रित होता है - अर्थात, यदि यह आंत को अस्तर करने वाले तरल पदार्थ के लिए हाइपरटोनिक है - तो यह इस सामान्य आसमाटिक ढाल को बाधित करता है और पानी को बाहर से आंत में वापस "चूसता है", जिससे पोषक तत्वों का अवशोषण रुक जाता है और शर्करा पेय लेने के पूरे उद्देश्य को विफल कर देता है जाओ।

वास्तव में, खेल वैज्ञानिकों ने विभिन्न स्पोर्ट्स ड्रिंक्स के सापेक्ष अवशोषण दर का अध्ययन किया है चीनी की अलग-अलग सांद्रता वाले और इस "काउंटरिंटुइक्टिव" परिणाम को पाया है सही वाला। हाइपोटोनिक पेय सबसे तेजी से अवशोषित होते हैं, जबकि आइसोटोनिक और हाइपरटोनिक पेय अधिक धीरे-धीरे अवशोषित होते हैं, जैसा कि रक्त प्लाज्मा में ग्लूकोज एकाग्रता में परिवर्तन द्वारा मापा जाता है। यदि आपने कभी गेटोरेड, पॉवरडे या ऑल स्पोर्ट जैसे स्पोर्ट्स ड्रिंक का नमूना लिया है, तो आपने शायद देखा होगा कि वे कोला या फलों के रस की तुलना में कम मीठे स्वाद लेते हैं; ऐसा इसलिए है क्योंकि उन्हें टॉनिक में कम होने के लिए इंजीनियर बनाया गया है।

इस समस्या पर विचार करें कि समुद्री जीव - यानी जलीय जानवर जो विशेष रूप से पृथ्वी के महासागरों में रहते हैं - चेहरा: वे न केवल अत्यधिक नमकीन पानी में रहते हैं, बल्कि उन्हें इस अत्यधिक हाइपरटोनिक समाधान से अपना पानी और भोजन प्राप्त करना चाहिए प्रकार; इसके अतिरिक्त, उन्हें इसमें अपशिष्ट उत्पादों (ज्यादातर नाइट्रोजन के रूप में, अमोनिया, यूरिया और यूरिक एसिड जैसे अणुओं में) को बाहर निकालना होगा और साथ ही इससे ऑक्सीजन प्राप्त करना होगा।

समुद्र के पानी में प्रमुख आयन (आवेशित कण) हैं, जैसा कि आप उम्मीद करेंगे, Cl^- (19.4 ग्राम प्रति किलोग्राम पानी) और Na and⁺ (10.8 ग्राम/किग्रा)। समुद्री जल में महत्व के अन्य सक्रिय ऑस्मोल में सल्फेट (2.7 ग्राम/किग्रा), मैग्नीशियम (1.3 ग्राम/किग्रा), कैल्शियम (0.4 ग्राम/किग्रा), पोटेशियम (0.4 ग्राम/किग्रा) और बाइकार्बोनेट (0.142 ग्राम/किग्रा) शामिल हैं।

अधिकांश समुद्री जीव, जैसा कि आप उम्मीद कर सकते हैं, विकास के मूल परिणाम के रूप में समुद्री जल के लिए आइसोटोनिक हैं; उन्हें संतुलन बनाए रखने के लिए किसी विशेष रणनीति को नियोजित करने की आवश्यकता नहीं है क्योंकि उनकी प्राकृतिक अवस्था ने उन्हें जीवित रहने की अनुमति दी है जहां अन्य जीवों ने नहीं किया है और नहीं कर सकते हैं। शार्क, हालांकि, एक अपवाद हैं, जो समुद्र के पानी के लिए हाइपरटोनिक निकायों को बनाए रखते हैं। वे इसे दो मुख्य तरीकों से प्राप्त करते हैं: वे अपने रक्त में यूरिया की एक असामान्य मात्रा को बनाए रखते हैं, और जो मूत्र वे उत्सर्जित करते हैं, वह उनके आंतरिक तरल पदार्थों की तुलना में बहुत पतला या हाइपोटोनिक होता है।