O soluție izotonă este o soluție lichidă care este stabilă în ceea ce privește presiunea osmotică. Presiunea osmoică este practic presiunea pe care forțele sau elementele exterioare o exercită asupra pereților celulelor. Într-o soluție care este izotonă, presiunea osmotică este uniformă, ceea ce înseamnă că celulele nici nu se micșorează, nici nu se retrag, ci mai degrabă plutesc liber într-o stare de tip natural. Aceste tipuri de fluide au o serie de utilizări importante. Nu numai că sunt importante pentru experimentele chimice și pentru cercetători, dar sunt, de asemenea, utilizate în mod obișnuit în lucruri precum picurarea intravenoasă de lichid în medii medicale și sunt populare și în băuturile pentru sport și în alte soluții de rehidratare atletică. Atunci când fluidele au aceeași compoziție de bază ca sângele uman sau transpirația, ele pot interacționa sau înlocui aceste fluide relativ perfect. Nu vor provoca modificări chimice în organism și tind să acționeze foarte rapid.
Înțelegerea tonicității de bază
În chimie, tonicitatea este un concept care acoperă presiunile anumitor lichide asupra celulelor. Majoritatea celulelor sunt formate din lichid conținut într-un perete celular, cunoscut sub numele de membrană. Acea membrană menține în general conținutul celulei în timp ce ține afară elementele din mediul extern, dar acest lucru nu înseamnă că conținutul este neschimbat de mediul înconjurător.
Când două soluții apoase de concentrații sau tonicități diferite sunt separate printr-o membrană semi-permeabilă, cum ar fi un perete celular, apa va migra de obicei din partea mai puțin concentrată sau hipotonă către partea mai concentrată sau hipertonă, în încercarea de a aduce ambele părți în echilibru. Acest proces este cunoscut sub numele de osmoză. Cu cât diferența dintre concentrațiile celor două soluții este mai mare, cu atât presiunea osmotică va fi mai mare și, ca urmare, transferul osmotic va fi mai rapid.
Impactul asupra celulelor vii
Dacă o celulă vie, fie umană, animală sau plantă, este plasată într-un vas de apă pură, presiunea osmotică va face aproape întotdeauna ca apa din vas să migreze în celulă, provocând umflarea celulei și posibil ruperea. Dimpotrivă, dacă celula este plasată într-un vas cu apă care conține substanță dizolvată într-o concentrație mai mare decât celula, apa va curge din celulă în soluție, determinând celula să se încrețească și să moară. Dacă celula este plasată într-un vas cu soluție izotonă, nu va exista nicio mișcare netă a apei. Celulele vii au o concentrație semnificativă de substanțe dizolvate și sunt foarte sensibile la mediul lor exterior.
Natura osmozei este că identitatea substanței dizolvate nu contează. Astfel, sărurile, zaharurile și alți compuși solubili sunt toți eficienți în reglarea presiunii osmotice. Toate pot fi folosite pentru a prepara fluide și soluții izotonice.
Importanța picăturilor de lichid
Una dintre cele mai importante utilizări ale fluidelor și soluțiilor izotonice este în medicină, iar cercetătorii medicali petrec adesea mult timp studiind și înțelegând tonicitatea în legătură cu diferite procese ale corpului. În general, celulele vor crește doar în soluții izotonice și orice medicament administrat intravenos trebuie ajustat pentru a fi izotonic efectiv cu sângele uman. Un agent de măsurare standard este clorura de sodiu; o soluție de 0.9% de clorură de sodiu este considerată izotonică cu sângele, deși, de fapt, presiunea sa osmotică este de fapt puțin mai mare.
Această soluție este frecvent utilizată pentru a susține și a stabiliza picăturile IV și, uneori, chiar și injecțiile și vaccinările. Pregătirea diferitelor medicamente și terapii în clorură de sodiu le poate ajuta, de asemenea, să se disperseze mai uniform și să păstreze o consistență mai uniformă.
Opțiuni de băuturi sportive
Băuturile pentru sport, practic băuturi îmbunătățite cu electroliți și zaharuri pentru a le înlocui pe cele pierdute în transpirație prin exerciții fizice intense, sunt de obicei fie izotonice, hipertonice sau hipotonice, în funcție de formula producătorului. Soluțiile izotonice care conțin aceste substanțe sunt, în general, considerate cele mai bune pentru cei care desfășoară activități atletice normale, în timp ce versiunile hipertonice sunt orientate mai mult spre furnizarea de energie în timpul evenimentelor susținute, de mare rezistență. Băuturile hipotonice pentru sport, în schimb, sunt în general cele mai bune pentru sportivii care au nevoie de lichide fără aportul de energie al carbohidraților adăugați.