เครื่องคำนวณความดันออสโมติก

π = iMRT. เปรียบเทียบ iM ที่คำนวณกับช่วงตัวอย่าง 280–320 mOsm/L เท่านั้น โทนิซิตียังขึ้นกับเยื่อหุ้มและการผ่านของตัวถูกละลาย ยูเรียผ่านเยื่อหุ้มเม็ดเลือดแดงได้ ออสโมลาริตีเท่ากันจึงไม่ได้ยืนยันว่าเป็นไอโซโทนิก การคำนวณนี้ไม่ทำนายรูปร่างเซลล์หรือความเหมาะสมสำหรับให้ทางหลอดเลือด

ความดันออสโมติกคืออะไร?

ออสโมซิส (Osmosis) คือการเคลื่อนที่สุทธิของตัวทำละลาย (โดยทั่วไปคือน้ำ) ผ่านเยื่อเลือกผ่านจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของตัวถูกละลายต่ำไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของตัวถูกละลายสูง ความดันออสโมติก คือความดันภายนอกที่ต้องใช้กับฝั่งที่เข้มข้นกว่าเพื่อหยุดการไหลนั้นอย่างสมบูรณ์ เนื่องจากมันขึ้นอยู่กับ จำนวน ของอนุภาคที่ละลายอยู่เท่านั้น ไม่ได้ขึ้นอยู่กับชนิดของอนุภาค ความดันออสโมติกจึงจัดเป็น สมบัติคอลลิเกทีฟ (colligative property) เช่นเดียวกับการลดลงของจุดเยือกแข็งและการเพิ่มขึ้นของจุดเดือด

สูตรความดันออสโมติก (สมการของวันต์ฮอฟฟ์)

สำหรับสารละลายเจือจาง ความดันออสโมติกจะเป็นไปตามสมการที่มีลักษณะคล้ายกับกฎของแก๊สอุดมคติ:

โดยที่:

• π = ความดันออสโมติก (atm)
• i = ตัวประกอบของวันต์ฮอฟฟ์ — จำนวนอนุภาคที่ตัวถูกละลายแต่ละหน่วยสูตรแตกตัวได้ในสารละลาย
• M = โมลาริตีของสารละลาย (mol/L)
• R = ค่าคงที่ของแก๊สอุดมคติ = 0.08206 L·atm/(mol·K)
• T = อุณหภูมิสัมบูรณ์ในหน่วยเคลวิน (K) — หาได้โดยการบวก 273.15 เข้ากับค่าเซลเซียส

ผลคูณของ i × M คือค่า ออสโมลาริตี (osmolarity) ของสารละลาย (osmol/L) ซึ่งเป็นตัวขับเคลื่อนการออสโมซิสอย่างแท้จริง คูณด้วย 1000 เพื่อแสดงในหน่วย mOsm/L ซึ่งเป็นหน่วยที่ใช้บ่อยที่สุดทางชีววิทยาและแพทยศาสตร์

ตัวอย่างการคำนวณ: น้ำเกลือไอโซโทนิก

น้ำเกลือปกติที่ใช้สำหรับน้ำเกลือแอนติบอดีหรือให้ทางหลอดเลือดดำคือ NaCl 0.9% ซึ่งมีความเข้มข้นประมาณ 0.15 mol/L โซเดียมคลอไรด์จะแตกตัวเป็น Na⁺ และ Cl⁻ ดังนั้น i ≈ 2 ที่อุณหภูมิร่างกาย (37 °C = 310.15 K):

เปรียบเทียบ iM ที่คำนวณกับช่วงตัวอย่าง 280–320 mOsm/L เท่านั้น โทนิซิตียังขึ้นกับเยื่อหุ้มและการผ่านของตัวถูกละลาย ยูเรียผ่านเยื่อหุ้มเม็ดเลือดแดงได้ ออสโมลาริตีเท่ากันจึงไม่ได้ยืนยันว่าเป็นไอโซโทนิก การคำนวณนี้ไม่ทำนายรูปร่างเซลล์หรือความเหมาะสมสำหรับให้ทางหลอดเลือด

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับตัวประกอบของวันต์ฮอฟฟ์ (i)

เหล่านี้คือค่า ในอุดมคติ ที่สมมติว่ามีการแตกตัวอย่างสมบูรณ์ ในสารละลายจริง การจับคู่ของไอออนจะทำให้ค่าตัวประกอบที่วัดได้ต่ำกว่าเล็กน้อย (เช่น ในทางปฏิบัติ NaCl จะมีค่าใกล้เคียง 1.9) คุณสามารถพิมพ์ค่าที่วัดได้ลงในช่องตัวประกอบของวันต์ฮอฟฟ์เพื่อแทนที่ค่าเริ่มต้นได้

การเปรียบเทียบออสโมลาริตี

เปรียบเทียบ iM ที่คำนวณกับช่วงตัวอย่าง 280–320 mOsm/L เท่านั้น โทนิซิตียังขึ้นกับเยื่อหุ้มและการผ่านของตัวถูกละลาย ยูเรียผ่านเยื่อหุ้มเม็ดเลือดแดงได้ ออสโมลาริตีเท่ากันจึงไม่ได้ยืนยันว่าเป็นไอโซโทนิก การคำนวณนี้ไม่ทำนายรูปร่างเซลล์หรือความเหมาะสมสำหรับให้ทางหลอดเลือด

ความดันออสโมติกมีความสำคัญในด้านใดบ้าง

วิธีใช้งานเครื่องคำนวณนี้

1. ป้อนค่าความเข้มข้น: พิมพ์ค่าโมลาริตีโดยตรง หรือเปลี่ยนเป็นโหมดมวลแล้วป้อนมวลของตัวถูกละลาย มวลโมลาร์ และปริมาตรของสารละลาย
2. ตั้งค่าตัวประกอบของวันต์ฮอฟฟ์: เลือกประเภทตัวถูกละลายเพื่อโหลดค่า i ในอุดมคติ หรือป้อนค่าที่วัดได้เอง
3. ป้อนอุณหภูมิ: เลือกหน่วย °C, K หรือ °F — เครื่องมือจะแปลงเป็นเคลวินให้คุณโดยอัตโนมัติ
4. คลิก คำนวณ: ความดันออสโมติกจะแสดงในหน่วย atm, kPa, mmHg, bar และ psi
5. π = iMRT; การเปรียบเทียบออสโมลาริตี.

คำถามที่พบบ่อย

ความดันออสโมติกคืออะไร?

ความดันออสโมติกคือความดันที่ต้องใช้กับสารละลายเพื่อหยุดไม่ให้ตัวทำละลายบริสุทธิ์ไหลผ่านเยื่อเลือกผ่านเข้าสู่สารละลาย มันเป็นสมบัติคอลลิเกทีฟ ซึ่งหมายความว่ามันขึ้นอยู่กับจำนวนของอนุภาคที่ละลายอยู่มากกว่าชนิดของอนุภาค ยิ่งมีอนุภาคละลายอยู่มาก ความดันออสโมติกก็จะยิ่งสูงขึ้น

สูตรคำนวณความดันออสโมติกคืออะไร?

สมการของวันต์ฮอฟฟ์คือ π = i × M × R × T โดยที่ π คือความดันออสโมติก, i คือตัวประกอบของวันต์ฮอฟฟ์ (จำนวนอนุภาคต่อหน่วยสูตร), M คือโมลาริตีในหน่วย mol/L, R คือค่าคงที่ของแก๊ส 0.08206 L·atm/(mol·K) และ T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ในหน่วยเคลวิน

ตัวประกอบของวันต์ฮอฟฟ์คืออะไร?

ตัวประกอบของวันต์ฮอฟฟ์ i คือจำนวนของอนุภาคที่ละลายซึ่งเกิดขึ้นจากตัวถูกละลายหนึ่งหน่วยสูตร สารนอนอิเล็กโทรไลต์ เช่น กลูโคส หรือยูเรีย จะไม่แตกตัว ดังนั้นค่า i จึงเท่ากับ 1 ส่วน NaCl จะแตกตัวออกเป็นสองไอออน ค่า i จึงมีค่าประมาณ 2 และ CaCl₂ จะแตกตัวออกเป็นสามไอออน ค่า i จึงมีค่าประมาณ 3 ในสารละลายจริง ค่าจะต่ำกว่าค่าในอุดมคติเหล่านี้เล็กน้อยเนื่องจากการจับคู่กันของไอออน

ทำไมอุณหภูมิถึงต้องเป็นหน่วยเคลวิน?

ความดันออสโมติกแปรผันตรงกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ มีเพียงสเกลเคลวินเท่านั้นที่เริ่มต้นที่ศูนย์สัมบูรณ์ ดังนั้นจึงเป็นสเกลเดียวที่ให้ความสัมพันธ์เชิงสัดส่วนที่ถูกต้อง การใช้หน่วยเซลเซียสหรือฟาเรนไฮต์โดยตรงจะทำให้ได้คำตอบที่ผิด วิธีแปลงคือให้บวก 273.15 เข้ากับอุณหภูมิในหน่วยเซลเซียส

สารละลายไอโซโทนิก ไฮโปโทนิก และไฮเปอร์โทนิก หมายถึงอะไร?

เปรียบเทียบ iM ที่คำนวณกับช่วงตัวอย่าง 280–320 mOsm/L เท่านั้น โทนิซิตียังขึ้นกับเยื่อหุ้มและการผ่านของตัวถูกละลาย ยูเรียผ่านเยื่อหุ้มเม็ดเลือดแดงได้ ออสโมลาริตีเท่ากันจึงไม่ได้ยืนยันว่าเป็นไอโซโทนิก การคำนวณนี้ไม่ทำนายรูปร่างเซลล์หรือความเหมาะสมสำหรับให้ทางหลอดเลือด

ความดันออสโมติกของเลือดคืออะไร?

เปรียบเทียบ iM ที่คำนวณกับช่วงตัวอย่าง 280–320 mOsm/L เท่านั้น โทนิซิตียังขึ้นกับเยื่อหุ้มและการผ่านของตัวถูกละลาย ยูเรียผ่านเยื่อหุ้มเม็ดเลือดแดงได้ ออสโมลาริตีเท่ากันจึงไม่ได้ยืนยันว่าเป็นไอโซโทนิก การคำนวณนี้ไม่ทำนายรูปร่างเซลล์หรือความเหมาะสมสำหรับให้ทางหลอดเลือด

เครื่องคำนวณที่เกี่ยวข้อง

• เครื่องคำนวณการลดลงของจุดเยือกแข็ง
• เครื่องคำนวณการเพิ่มขึ้นของจุดเดือด
• เครื่องคำนวณโมลาริตี
• เครื่องคำนวณกฎแก๊สอุดมคติ

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม

• ความดันออสโมติก - Wikipedia
• โทนิกซิตี้ - Wikipedia