Jakie są izotoniczne rozwiązania?
W ogólnym sensie dwa roztwory są izotoniczne, gdy zawierają takie same ilości substancji rozpuszczonych lub substancji rozpuszczonych, a zatem mają takie samo ciśnienie osmotyczne. Jednak powszechnie stosowane w medycynie, roztwory izotoniczne są roztworami o takim samym stężeniu substancji rozpuszczonej jak komórki w ludzkim ciele. Komórka umieszczona w izotonicznym roztworze nie zyskuje ani nie traci wody.
Gdy dwa wodne roztwory o różnych stężeniach lub tonikach zostaną rozdzielone półprzepuszczalną membraną, taką jak ściana komórkowa, woda migruje od strony mniej stężonej lub hipotonicznej do strony bardziej skoncentrowanej lub hipertonicznej, próbując doprowadzić oba boki do równowagi. Ten proces jest znany jako osmoza. Im większa różnica w stężeniach dwóch roztworów, tym wyższe będzie ciśnienie osmotyczne i tym szybsze będzie przenoszenie osmotyczne.
Jeśli żywa komórka, która ma znaczne stężenie substancji rozpuszczonych, zostanie umieszczona w naczyniu z czystą wodą, ciśnienie osmotyczne spowoduje migrację wody z naczynia do komórki, powodując pęcznienie i ewentualne pęknięcie komórki. I odwrotnie, jeśli komórka zostanie umieszczona w naczyniu z wodą zawierającą substancję rozpuszczoną w wyższym stężeniu niż komórka, woda przepłynie z komórki na zewnątrz do roztworu, powodując jej skurcz i śmierć. Jeśli komórka zostanie umieszczona w naczyniu z roztworem izotonicznym, woda nie będzie się poruszać netto.
Charakter osmozy polega na tym, że tożsamość substancji rozpuszczonej nie ma znaczenia. Zatem sole, cukry i inne rozpuszczalne związki są skuteczne w regulowaniu ciśnienia osmotycznego. Wszystkie można wykorzystać do przygotowania roztworów izotonicznych.
Toniczność ma kluczowe znaczenie w biologii i medycynie ze względu na jej wpływ na żywe komórki. Komórki będą rosły tylko w roztworach izotonicznych, a każdy lek podawany dożylnie musi być dostosowany, aby był skutecznie izotoniczny z ludzką krwią. 0,9% roztwór chlorku sodu jest uważany za izotoniczny z krwią, chociaż w rzeczywistości jego ciśnienie osmotyczne jest nieco wyższe.
Napoje sportowe to napoje wzbogacone elektrolitami i cukrami w celu zastąpienia tych utraconych przez wysiłek fizyczny i mogą być izotoniczne, hipertoniczne lub hipotoniczne, w zależności od receptury producenta. Roztwory izotoniczne zawierające te substancje są ogólnie uważane za najlepsze dla osób uprawiających normalną aktywność sportową, podczas gdy wersje hipertoniczne są bardziej ukierunkowane na dostarczanie energii podczas długotrwałych wydarzeń o wysokiej wytrzymałości. Hipotoniczne napoje sportowe są najlepsze dla sportowców, którzy potrzebują płynów bez zwiększenia energii dodanych węglowodanów.