Осмолярность плазмы как рассчитать

girl 2366438 1920 Советы на день
Содержание
  1. Осмотическая концентрация крови. Что такое осмолярность крови?
  2. 1. Что такое осмолярность крови?
  3. 2. Зачем измерять осмолярность крови?
  4. 3. Как подготовиться и как проводится анализ?
  5. Как подготовиться к анализу крови на осмолярность?
  6. Как проводится анализ крови на осмолярность?
  7. 4. Каковы риски и что может помешать анализу?
  8. Каковы риски анализа крови на осмолярность?
  9. Что может изменить осмолярность крови?
  10. О чём стоит знать?
  11. Архив
  12. Диагностика и лечение гипонатриемии
  13. Баланс воды и натрия
  14. Клиническая симптоматика
  15. Диагностика
  16. Гиперволемическая гипонатриемия
  17. Нормоволемическая и гиповолемическая гипонатриемия
  18. Определение осмолярности плазмы крови
  19. Нормальный уровень осмолярности плазмы крови (280–300 ммоль/кг)
  20. Повышенная осмолярность плазмы крови (>300 ммоль/кг)
  21. Сниженная осмолярность плазмы крови ( 30 ммоль/л)
  22. Сниженный уровень натрия в моче (менее 30 ммоль/л)
  23. Использование медикаментов
  24. Синдром несоответствующей секреции антидиуретического гормона (СНСАДГ)
  25. Лечение
  26. Формула осмолярности, как ее вычислить и разница с осмоляльностью
  27. формула
  28. Определение переменных в формуле осмолярности
  29. Как рассчитать?
  30. Различия между осмолярностью и осмоляльностью
  31. Нарушения метаболизма. Биохимия специализированных тканей. (Для клин.ордов КЛД)
  32. Вода и электролиты

Осмотическая концентрация крови. Что такое осмолярность крови?

m endo

1. Что такое осмолярность крови?

Анализ на осмолярность крови показывает количество химических веществ, растворённых в сыворотке крови – её жидкой части. Химические вещества, влияющие на осмотическую концентрацию крови, включают в себя натрий, хлориды, бикарбонаты, белки и глюкозу. Анализ осмолярности крови проводится на материале венозной крови.

Осмотическая концентрация крови частично контролируется специальным антидиуретическим гормоном. Вода постоянно выходит из нашего тела – с потом, мочой и даже дыханием. Если не пить достаточное количество воды, то осмолярность плазмы крови, т.е. концентрация химических веществ, растёт. Когда осмотическая концентрация крови увеличивается, антидиуретический гормон выбрасывается в кровь. Антидиуретический гормон предотвращает потерю жидкости и увеличивает её содержание в крови. Это помогает осмолярности плазмы крови вернуться к нормальному значению.

Напротив, если вы пьёте слишком много воды, то осмолярность плазмы крови падает. Когда осмолярность крови падает, антидиуретический гормон не производится. Это повышает объём мочеиспускания, что предотвращает гипергидратацию, накопление жидкости в организме.

2. Зачем измерять осмолярность крови?

Осмотическая концентрация крови измеряется для того, чтобы:

3. Как подготовиться и как проводится анализ?

Как подготовиться к анализу крови на осмолярность?

В связи с тем, что многие препараты могут повлиять на осмотическую концентрацию крови, рекомендуется сообщить доктору обо всех лекарствах и пищевых добавках, которые вы принимаете.

Как проводится анализ крови на осмолярность?

Осмотическая концентрация крови измеряется после взятия крови из вены. Забор крови проводится по стандартной процедуре.

4. Каковы риски и что может помешать анализу?

Каковы риски анализа крови на осмолярность?

Возможные риски могут быть связаны только с самим забором крови. В частности, появление синяков на месте пункции и воспаление вены или артерии (флебит). Тёплые компрессы по нескольку раз в день избавят вас от флебита. Если вы принимаете разжижающие кровь препараты, то возможно кровотечение в месте пункции.

Что может изменить осмолярность крови?

Осмолярность плазмы крови может измениться из-за:

О чём стоит знать?

Осмолярность плазмы крови может быть измерена подсчётом натрия, глюкозы и азота мочевины в крови. Осмотическая концентрация крови вместе с осмотической концентрацией мочи поможет оценить работу почек.

В некоторых случаях количество антидиуретического гормона повышается, хотя осмолярность крови остаётся неизменной. Это состояние называется синдром неадекватной секреции антидиуретического гормона.

Источник

Архив

Диагностика и лечение гипонатриемии

Kian Peng Goh
Am Fam Physician 2004;69:2387-94

Гипонатриемия — снижение уровня натрия в плазме крови ниже 135 ммоль/л — часто встречается в клинической практике. Острая либо симптоматическая гипонатриемия является причиной значительного числа случаев заболеваемости и смертности (последняя у госпитализированных пациентов может достигать 17,9%). Заболеваемость также вызвана быстрой коррекцией гипонатриемии. Поскольку существует много причин гипонатриемии и ее лечение зависит от этиологии, необходим логичный и эффективный подход к вопросу диагностики и лечения пациентов с гипонатриемией.

Баланс воды и натрия

Осмолярность плазмы крови — основной показатель гомеостаза воды в организме в целом — определяется количеством растворимых частичек, присутствующих в 1 кг плазмы. Она исчисляется в ммоль/л по следующей формуле:

2 х [Na] + [мочевина] + [глюкоза]

Натрий в организме сконцентрирован в основном внеклеточно, поэтому любое возрастание его уровня приводит к повышению осмотического давления, что стимулирует центр жажды и секрецию вазопрессина. Вазопрессин воздействует на V2-рецепторы почечных канальцев, повышая реабсорбцию воды. Если же уровень внеклеточного натрия снижен, происходит противоположный процесс: угнетается центр жажды и секреция вазопрессина, вследствие чего усиливается диурез. В большинстве случаев гипонатриемия развивается при уменьшении выведения воды из организма. Патофизиология гипонатриемии будет описана ниже.

Клиническая симптоматика

У большинства больных с гипонатриемией симптомы отсутствуют. Симптомы, как правило, появляются тогда, когда уровень натрия в плазме падает ниже 120 ммоль/л, они часто неспецифичны (например, головная боль, заторможенность, тошнота). В тяжелых случаях преобладают неврологические и желудочно-кишечные симптомы. По мере снижения уровня натрия возрастает риск развития судорог и комы. Появление симптоматики также зависит от скорости снижения концентрации натрия в плазме. При быстром падении уровня данного электролита симптоматика может возникать даже при концентрации натрия в плазме более 120 ммоль/л. К неблагоприятным прогностическим факторам при выраженной гипонатриемии у госпитализированных пациентов относятся: наличие соответствующей симптоматики, сепсис и дыхательная недостаточность.

Диагностика

На рисунке 1 показан алгоритм обследования больных с гипонатриемией. После обнаружения гипонатриемии следует провести клиническое обследование больного, начиная с тщательного сбора анамнеза, для выявления соответствующей симптоматики и исключения таких важных этиологических факторов, как застойная сердечная недостаточность, нарушения функции почек или печени, злокачественное заболевание, гипотиреоз, болезнь Аддисона, потери через ЖКТ, психиатрические расстройства, недавнее употребление лекарств, проведение операции или внутривенной инфузии жидкости. После этого пациента относят к одной из следующих категорий: гиперволемия (отеки), гиповолемия (дефицит ОЦК) либо нормоволемия.

Обследование больного с гипонатриемией

img02 1 ru

Рис. 1. Алгоритм обследования больных с гипонатриемией (по E. S. Koay, R. N. Walmsley, 1996). Все заболевания приведены в порядке их клинической значимости.

Примечания. СНСАДГ — синдром несоответствующей секреции антидиуретического гормона, ТТГ — тиреотропный гормон, АКТГ — адренокортикотропный гормон.

Гиперволемическая гипонатриемия

Гипонатриемия в сочетании с отеками свидетельствует о повышении содержания воды и натрия в организме, однако содержание воды преобладает над уровнем натрия, обуславливая отеки. Основные этиологические факторы гиперволемической гипонатриемии включают застойную сердечную недостаточность, цирроз печени, почечную недостаточность и нефротический синдром, их можно легко диагностировать только на основании данных анамнеза и физикального обследования.

Три основные причины гиперволемической гипонатриемии: сердечная недостаточность, цирроз печени и заболевания почек (почечная недостаточность, нефротический синдром).

Нормоволемическая и гиповолемическая гипонатриемия

Гипонатриемия у больных с дефицитом ОЦК обусловлена дефицитом общего содержания натрия и воды в организме с непропорционально высокой потерей натрия, тогда как при нормоволемической гипонатриемии общее содержание натрия в организме нормальное либо практически нормальное. Отдифференцировать гиповолемию от нормоволемии на основании клиники может быть тяжело, особенно при отсутствии классической симптоматики, такой как ортостатическая гипотензия и тахикардия.

Лабораторные признаки гиповолемии, такие как повышенный гематокрит и соотношение азота мочевины крови [1] и креатинина, составляющее более 20, могут отсутствовать. Так, в исследовании D. R. Thomas et al. (2003) установлено, что повышенное соотношение азота мочевины крови и креатинина наблюдалось только у 68% пациентов с гиповолемией. У таких пациентов желательно определить осмолярность плазмы крови и концентрацию натрия в моче. Нормальный, повышенный либо сниженный уровень осмолярности плазмы позволяет сгруппировать пациентов в соответствующие категории, тогда как определение концентрации натрия в моче позволяет установить диагноз у больных с низкой осмолярностью плазмы крови.

Определение осмолярности плазмы крови

Нормальный уровень осмолярности плазмы крови (280–300 ммоль/кг)

Сочетание гипонатриемии и нормальной осмолярности плазмы крови наблюдается при псевдогипонатриемии или ТУР-синдроме. Псевдогипонатриемия является следствием повышенного содержания в сыворотке крупных по отношению к натрию молекул, таких как белки и жиры. Эти молекулы не влияют на осмолярность плазмы крови, обуславливая состояние, когда относительная концентрация натрия снижена, однако общая осмолярность не изменяется. Данное состояние у больных с псевдогипонатриемией обусловлено гипертриглицеридемией и гиперпротеинемией тяжелой степени. У таких больных наблюдается, как правило, нормоволемия.

ТУР-синдром (состояние после трансуретральной резекции простаты) обусловлен абсорбцией большого объема гипотонической промывной жидкости во время операции и характеризуется гипонатриемией с неврологическими и кардиореспираторными расстройствами.

Повышенная осмолярность плазмы крови (>300 ммоль/кг)

Повышенная осмолярность плазмы у больных с гипонатриемией наблюдается при тяжелой гипергликемии, например, при диабетическом кетоацидозе либо гипергликемическом гиперосмолярном состоянии. Наличие молекул глюкозы, характеризующихся осмотическим действием, которые способствуют перемещению воды из клеток в плазму крови, обуславливает гемодилюцию. Осмотический диурез, вызванный глюкозой, в свою очередь, приводит к гиповолемии. Тем не менее гипергликемию легко диагностировать, произведя забор крови у постели больного.

Сниженная осмолярность плазмы крови ( 30 ммоль/л)

Высокая концентрация натрия в моче свидетельствует об избыточном выведении натрия почками. У данных пациентов основными факторами гипонатриемии является заболевание почек, дефицитные эндокринопатии, синдром снижения порога для осмотического давления [2], синдром несоответствующей секреции антидиуретического гормона (СНСАДГ), действие лекарств и наркотиков.

Заболевания почек, обуславливающие гипонатриемию, включают нефропатию с потерей натрия вследствие хронических заболеваний почек (например, поликистоз почек, хронический пиелонефрит) и гипонатриемический гипертензивный синдром, часто наблюдаемый у пациентов с ишемией почек (например, стеноз или окклюзия почечной артерии). Сочетание гипертензии с гипокалиемией (стеноз почечной артерии) либо гиперкалиемией (почечная недостаточность) помогают диагностировать этиологию данного синдрома.

Эндокринные заболевания не часто являются причиной гипонатриемии. Следует помнить о таких «молчаливых» заболеваниях с минимальной клиникой, как гипотиреоз и дефицит минералокортикостероидов (например, болезнь Аддисона), которые могут обусловить гипонатриемию. В любом случае нужно определять уровень тиреотропного, адренокортикотропного гормона и кортизола, поскольку гипотиреоз и гипоадренализм могут сосуществовать как полиэндокринное дефицитное состояние (например, синдром Шмидта). Лечение синдрома Шмидта включает заместительную терапию стероидами перед назначением тироксина во избежание развития аддисонового криза.

Синдром снижения порога для осмотического давления возникает при снижении порога для секреции антидиуретического гормона. У таких пациентов после теста с оральной гидратацией водой обнаруживается нормальная экскреция воды и интактная способность к разведению мочи. Данный синдром становится причиной хронической, но устойчивой гипонатриемии. Он встречается при беременности, тетраплегии, злокачественных заболеваниях, нарушении питания или при любых хронических истощающих заболеваниях.

Сниженный уровень натрия в моче (менее 30 ммоль/л)

У пациентов с внепочечной потерей натрия (при тяжелых ожогах или при потерях через ЖКТ, вследствие рвоты или диареи) концентрация натрия в моче низкая, поскольку организм пытается сохранить натрий. Острая перегрузка водой, о чем обычно можно узнать из анамнеза, развивается после быстрой гидратации гипотоническими растворами и у психиатрических больных с психогенным избыточным потреблением жидкости.

Вследствие лечения диуретиками концентрация натрия в моче может быть повышена или снижена, в зависимости от времени последнего введения препарата, а наличие сопутствующей гипокалиемии указывает на применение диуретика в анамнезе.

Использование медикаментов

В таблице 1 перечислены медикаменты и наркотики, обуславливающие гипонатриемию. Среди них чаще всего гипонатриемию вызывают диуретики и селективные ингибиторы обратного захвата серотонина. Большинство из этих препаратов обуславливают СНСАДГ, вследствие чего развивается нормоволемическая гипонатриемия. Диуретики обуславливают гиповолемическую гипонатриемию. К счастью, в большинстве случаев после отмены препарата наступает спонтанная коррекция электролитного баланса.

Таблица 1. Медикаменты, обуславливающие гипонатриемию

Синдром несоответствующей секреции антидиуретического гормона (СНСАДГ)

СНСАДГ — важный этиологический фактор гипонатриемии, он появляется тогда, когда антидиуретический гормон выделяется независимо от потребностей организма относительно задержки воды. Поскольку антидиуретический гормон вызывает задержку жидкости, гипонатриемия возникает вследствие повышенной задержки воды при потерях натрия. Диагностические критерии СНСАДГ приведены в таблице 2.

Таблица 2. Диагностические критерии СНСАДГ (по J. Foster, 2001)

СНСАДГ — диагноз исключения, его следует заподозрить тогда, когда при гипонатриемии низкая осмолярность плазмы крови сочетается с непропорционально высокой осмолярностью мочи, хотя последняя не обязательно должна превышать нормальные пределы. Другим характерным признаком является наличие гипоурикемии вследствие повышенной фракционной экскреции уратов. Самые частые этиологические факторы СНСАДГ приведены в таблице 3.

Таблица 3. Наиболее частые этиологические факторы СНСАДГ

Любое поражение головного мозга — от опухолей до инфекции — может стать причиной СНСАДГ. Общеизвестными легочными причинами СНСАДГ являются пневмония (в частности, болезнь легионеров) и эмпиема. Среди других легочных факторов следует выделить бронхогенную карциному и, в частности, мелкоклеточную карциному, которая к тому же является наиболее частым источником эктопической секреции антидиуретического гормона. Достаточно часто встречается СНСАДГ, обусловленный лекарствами. К более редким причинам следует отнести острую перемежающуюся порфирию, рассеянный склероз и синдром Гийена-Барре.

Лечение

Лечение гипонатриемии следует разделить на два этапа. Во-первых, в зависимости от остроты состояния (продолжительность менее 48 часов), анализа симптоматики, степени гипонатриемии, наличия какой-либо гипотензии следует определить необходимость ургентной терапии. Следующий шаг — выбрать лучший метод коррекции гипонатриемии. Гиповолемический шок следует корректировать внутривенным введением изотонического раствора.

Острая гипонатриемия тяжелой степени (менее 125 ммоль/л), как правило, сопровождается неврологической симптоматикой (судорогами) и требует ургентного лечения в связи с высоким риском развития отека мозга и гипонатриемической энцефалопатии. Начальная скорость коррекции концентрации натрия при помощи гипертонического раствора NaCl не должна превышать 1–2 ммоль/л/час., на протяжении первых 48 часов не следует допускать нормо- или гипернатриемию.

У пациентов с хронической гипонатриемией следует избегать чрезмерной и быстрой коррекции, поскольку она может привести к миелинолизу моста головного мозга. При данном осложнении неврологическая симптоматика, как правило, возникает в течение 1–6 дней после коррекции гипонатриемии и часто является необратимой. В большинстве случаев хронической бессимптомной гипонатриемии достаточно устранить ее причину. В противном случае краеугольным камнем в лечении является ограничение приема жидкости (менее 1–1,5 л в день), этому подходу следует отдавать предпочтение и при лечении СНСАДГ легкой либо средней степени тяжести. Для достижения адекватного ответа у больных с хроническим СНСАДГ можно комбинировать петлевые диуретики с диетой с повышенным содержанием натрия.

У пациентов, которым тяжело придерживаться ограничения приема жидкости либо у которых сохраняется тяжелая персистирующая гипонатриемия, несмотря на вышеперечисленные мероприятия, отрицательного водного балланса можно достичь при помощи демеклоциклина (декломицина) в дозе 600–1200 мг в день, который вызывает нефрогенный несахарный диабет. Данный препарат следует применять с осторожностью у больных с печеночной и почечной недостаточностью.

У пациентов с гиперволемической гипонатриемией лечением выбора является ограничение потребления натрия и воды. В тяжелых случаях можно применять петлевые диуретики. У пациентов с почечной недостаточностью альтернативным методом лечения является гемодиализ.

Новые препараты, такие как антагонисты рецепторов вазопрессина, засвидетельствовали обнадеживающие результаты и могут быть полезными у больных с хронической гипонатриемией.

У всех пациентов с гипонатриемией следует диагностировать и лечить первичное заболевание. Некоторые из них, такие как застойная сердечная недостаточность или применение диуретиков, очевидны. Другие причины, в частности, СНСАДГ и эндокринопатии, перед назначением соответствующего лечения, как правило, требуют более глубокого диагностического обследования.

Перевел Богдан Борис

[1] Используется в странах Северной Америки вместо принятого у нас определения мочевины. Для определения концентрации азота мочевины концентрацию мочевины в сыворотке крови следует разделить на коэффициент 2,14. (Прим. переводч.)

[2] В англоязычной литературе — reset osmostat syndrome. (Прим. переводч.)

Источник

Формула осмолярности, как ее вычислить и разница с осмоляльностью

осмолярность является параметром, который измеряет концентрацию химического соединения в литре раствора, если он способствует коллигативному свойству, известному как осмотическое давление указанного раствора.

В этом смысле осмотическое давление раствора относится к количеству давления, необходимому для замедления процесса осмоса, которое определяется как избирательное прохождение частиц растворителя посредством полупроницаемой или пористой мембраны из раствора. от более низкой концентрации к более концентрированной.

osmolaridad frmula cmo calcularla y diferencia con osmolalidad

Кроме того, единицей измерения количества растворенных частиц является осмол (символом которого является Осм), который не является частью Международной системы единиц (СИ), используемой почти во всем мире. Поэтому концентрация растворенного вещества в растворе определяется в единицах осмолей на литр (Осм / л).

формула

Как упоминалось ранее, осмолярность (также известная как осмотическая концентрация) выражается в единицах, определенных как осм / л. Это связано с его взаимосвязью с определением осмотического давления и измерением диффузии растворителя с помощью осмоса..

На практике осмотическая концентрация может быть определена как физическая величина с использованием осмометра..

Таким образом, для расчета этого параметра измерения используется следующая формула, которая учитывает все факторы, которые могут повлиять на это свойство..

В этом уравнении осмолярность определяется как сумма, полученная в результате умножения всех значений, полученных по трем различным параметрам, которые будут определены ниже..

Определение переменных в формуле осмолярности

Во-первых, это осмотический коэффициент, представленный греческой буквой φ (фи), который объясняет, как далеко удаляется решение идеального поведения, или, другими словами, степень неидеальности, которую растворенное вещество проявляет в решении.

Проще всего, φ относится к степени диссоциации растворенного вещества, которая может иметь значение от нуля до единицы, где максимальное значение единицы представляет собой диссоциацию 100%; то есть абсолют.

В некоторых случаях, таких как сахароза, эта величина превышает единицу; в то время как в других случаях, таких как влияние солей, влияние электростатических взаимодействий или сил вызывает осмотический коэффициент со значением, меньшим единицы, даже если происходит абсолютная диссоциация.

С другой стороны, значение n указывает количество частиц, в которых молекула может быть диссоциирована. В случае ионных частиц в качестве примера приведен хлорид натрия (NaCl), значение n которого равно двум; тогда как в неионизированной молекуле глюкозы значение n равно единице.

Наконец, значение с представляет концентрацию растворенного вещества, выраженную в мольных единицах; и нижний индекс i относится к идентичности конкретного растворенного вещества, но он должен быть одинаковым при умножении трех факторов, упомянутых выше, и, таким образом, получении осмолярности.

Как рассчитать?

В случае ионного соединения KBr (известного как бромид калия), если у вас есть раствор с концентрацией, равной 1 моль / л KBr в воде, предполагается, что он имеет осмолярность, равную 2 осмоль / л..

Аналогично для раствора с концентрацией, равной 1 моль / л BaCl2 (известный как хлорид бария) в воде, он имеет осмолярность, равную 3 осмоль / л.

С другой стороны, неионные вещества не подвергаются такой диссоциации и генерируют один осмол на каждый моль растворенного вещества. В случае раствора глюкозы с концентрацией, равной 1 моль / л, это равняется 1 осмоль / л раствора.

Различия между осмолярностью и осмоляльностью

Осмол определяется как количество частиц, которые растворяются в объеме, равном 22,4 л растворителя, при температуре 0 ° С и которые вызывают образование осмотического давления, равного 1 атм. Следует отметить, что эти частицы считаются осмотически активными.

В этом смысле свойства, известные как осмолярность и осмоляльность, относятся к одному и тому же измерению: концентрация растворенного вещества в растворе или, другими словами, содержание общих частиц растворенного вещества в растворе..

Принципиальное различие, которое установлено между осмолярностью и осмоляльностью, заключается в единицах, в которых каждый представлен:

Осмолярность выражается в количестве вещества на объем раствора (то есть, осмоль / л), тогда как осмолярность выражается в количестве вещества на массу растворителя (то есть, осмоль / кг раствора)..

На практике оба параметра используются безразлично, даже проявляя себя в разных единицах, из-за того, что между суммарными величинами разных измерений существует незначительная разница.

Источник

Нарушения метаболизма. Биохимия специализированных тканей. (Для клин.ордов КЛД)

Вода и электролиты

Растворителем, в котором работают почти все известные живые системы, служит окись водорода, или вода (H 2O). В молекуле воды атом кислорода соединен с двумя атомами водорода одинарными ковалентными связями.

Раствори́мость — способность вещества образовывать с другими веществами однородные системы — растворы, в которых вещество находится в виде отдельных атомов, ионов, молекул или частиц.

Электроотрицательность — сила, с которой атом в составе молекулы оттягивает на себя общие с другим атомом электроны, образующие ковалентную связь. Это понятие ввел Лайнус Полинг (Linus Carl Pauling). Самый электроотрицательный элемент — фтор, за ним на шкале электроотрицательности следует кислород. Иными словами, кислород превосходит по электроотрицательности все другие атомы, за исключением фтора (который в биологической химии практически не встречается). Запомним этот факт.

152617 original

Электроотрицательность одинаковых атомов по определению равна. Если между двумя одинаковыми атомами есть ковалентная связь, то образующие ее электроны никуда не смещены (в рамках старинной планетарной модели атома можно сказать, что они находятся точно посредине между атомами, как на картинке). Такая ковалентная связь называется неполярной.

153039 800
Если ковалентную связь образуют два разных атома, то общие электроны смещаются к тому из них, у которого выше электроотрицательность. Такая связь называется полярной. При очень большой разнице в электроотрицательности она может даже стать ионной — это случится, если один атом полностью “отберет” у другого общую пару электронов.
153215 800
Связь между водородом и кислородом в молекуле воды — типичный пример ковалентной полярной связи. Электроотрицательность кислорода намного выше, поэтому общие электроны смещены к нему. В результате на кислороде возникает маленький отрицательный заряд, а на водороде маленький положительный; эти заряды принято обозначать буквой δ (“дельта”).

153364 1000

Связи кислорода с водородом или углеродом (H-O или C-O) — всегда полярные. Молекулы, в которых много таких связей, несут многочисленные частичные заряды, отрицательные на кислороде и положительные на водороде или углероде. В то же время связь между углеродом и водородом (C-H) считается неполярной: разница в электроотрицательности между этими элементами так мала, что смещение электронов незаметно. Например, молекулы углеводородов в силу этого полностью неполярны, они не несут никаких частичных зарядов ни на каких атомах.

153822 original
При наличии полярных связей между водородом и кислородом частичные заряды на этих атомах (отрицательные на кислороде и положительные на водороде) притягиваются друг к другу, образуя водородные связи. Эти связи гораздо слабее ковалентных, но могут давать сильный эффект, если их много. Например, именно из-за колоссального количества водородных связей у воды очень высокая теплоемкость — ее трудно нагреть и трудно остудить. Строго говоря, водородная связь может образоваться не только с кислородом, но и с другими электроотрицательными атомами (например, с азотом или фтором).

154224 original
Любые заряженные частицы в водном растворе гидратируются, то есть окружаются молекулами воды — конечно, по-разному ориентированными в зависимости от того, положительная это частица или отрицательная. Любые ионы, растворенные в воде, на самом деле присутствуют там в гидратированном состоянии, то есть с водной оболочкой. На картинке для примера показана растворенная поваренная соль (NaCl) — образец чисто ионного вещества.

154491 800

Полярные молекулы (а тем более ионы) хорошо взаимодействуют с водой, образуя с ней водородные связи и (или) подвергаясь гидратации. Такие вещества хорошо растворяются в воде и называются гидрофильными. Неполярные молекулы взаимодействуют с водой гораздо слабее, чем друг с другом. Такие вещества плохо растворяются в воде и называются гидрофобными. Типичные гидрофобные вещества — углеводороды. Типичные гидрофильные вещества — спирты, такие как этанол или показанный на картинке глицерин. Вообще кислородсодержащие соединения углерода, как правило, гидрофильны, если только в них нет совсем уж огромных углеводородных радикалов.

155051 original

Могут ли подойти для жизни другие растворители, кроме воды? Ответ — да. Например, двуокись углерода (CO 2) при более высоких давлениях, чем наше атмосферное, становится жидкостью и представляет собой хороший гидрофильный растворитель, в котором успешно идут многие биохимические реакции. В этом растворителе могут жить даже земные микроорганизмы: например, на дне Окинавского желоба в Восточно-Китайском море обнаружено целое озеро жидкой углекислоты, в котором постоянно живут довольно разнообразные бактерии (Inagaki et al., 2006).

155467 original

Некоторые исследователи предполагают, что океаны жидкой двуокиси углерода могут существовать на планетах-“суперземлях” с массой, в несколько раз превосходящей массу Земли (Budisa, Schulze-Makuch, 2014). На картинке — художественное изображение планеты GJ1214b в созвездии Змееносца.

155249 original

На крупнейшем спутнике Сатурна — Титане — есть углеводородные озера и даже моря, состоящие из метана (CH 4), этана (C 2H 6) и пропана (C 3H 8). Это гидрофобный растворитель, в котором тоже иногда предполагают существование жизни, хотя прямых подтверждений тому пока нет. На картине — пейзаж Титана. Жидкой воды на поверхности Титана нет, там слишком холодно.
155889 original

Аммиак (NH 3) — гидрофильный растворитель, образующий много водородных связей, в данном случае между водородом и азотом, и напоминающий воду по физико-химическим свойствам. На более холодных планетах, чем Земля, аммиак находится в жидком состоянии и вполне может быть средой для жизни.

156152 800

Теоретически возможно существование холодных землеподобных планет с аммиачными океанами (на картинке художественное изображение такой планеты). Есть ли там жизнь, никто не знает. Но почему бы и нет? Если насчет альтернатив углеродной жизни есть сомнения, то углеродную жизнь в неводном растворителе представить гораздо легче.

Можно придумать и другие экзотические варианты — например, океан из плавиковой кислоты (HF) на планете, описанной в фантастической повести Ивана Ефремова “Сердце Змеи”. “Люди Земли увидели лиловые волны океана из фтористого водорода, омывавшие берега черных песков, красных утесов и склонов иззубренных гор, светящихся голубым лунным сиянием…” Возвращаясь к земной биохимии, будем помнить, что она — не единственная теоретически возможная.

Источник

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock
detector