Isotoninen liuos on nestemäinen liuos, joka on stabiili osmoottisen paineen suhteen. Osmoinen paine on pohjimmiltaan paine, jonka ulkopuoliset voimat tai elementit aiheuttavat soluseinämille. Isotonisessa ratkaisussa osmoottinen paine on tasainen, mikä tarkoittaa, että solut eivät kutistu eivätkä vetäydy sisään vaan pikemminkin kelluvat vapaasti luonnollisessa tilassa. Tällaisilla nesteillä on useita tärkeitä käyttötarkoituksia. Ne eivät ole vain tärkeitä kemiallisille kokeille ja tutkijoille, vaan niitä käytetään myös yleisesti esimerkiksi laskimonsisäisten nesteiden tippumisessa lääketieteellisissä olosuhteissa, ja ne ovat suosittuja myös urheilujuomissa ja muissa urheilullisissa nesteytysratkaisuissa. Kun nesteillä on sama peruskoostumus kuin ihmisen verellä tai hikillä, ne voivat olla vuorovaikutuksessa näiden nesteiden kanssa tai korvata ne suhteellisen saumattomasti. Ne eivät aiheuta kemiallisia muutoksia kehossa ja ovat yleensä erittäin nopeavaikutteisia.
Perussävyisyyden ymmärtäminen
Kemiassa tonisuus on käsite, joka kattaa tiettyjen nesteiden paineet soluihin. Useimmat solut koostuvat nesteestä, joka on soluseinässä, joka tunnetaan kalvona. Tämä kalvo yleensä pitää solun sisällön samalla, kun se estää elementtejä ulkoisesta ympäristöstä, mutta tämä ei tarkoita sitä, että sisältö ei muutu ympäristössä.
Kun kaksi vesipitoista liuosta, joilla on erilaiset pitoisuudet tai sävyt, erotetaan puoliläpäisevällä kalvolla, kuten soluseinällä, vesi yleensä siirtyy vähemmän konsentroidulta tai hypotoniselta puolelta väkevämmälle tai hypertoniselle puolelle yrittäessään tuoda molemmat puolet tasapainoon. Tätä prosessia kutsutaan osmoosiksi. Mitä suurempi ero näiden kahden liuoksen pitoisuuksissa on, sitä suurempi on osmoottinen paine ja sitä nopeampi osmoottinen siirto.
Vaikutus eläviin soluihin
Jos elävä solu, olipa se sitten ihminen, eläin tai kasvi, asetetaan astiaan, jossa on puhdasta vettä, osmoottinen paine aiheuttaa lähes aina astiasta tulevan veden siirtymisen soluun aiheuttaen solun turpoamisen ja mahdollisesti repeämisen. Päinvastoin, jos solu asetetaan astiaan, jossa on vettä, joka sisältää liuotettua ainetta korkeammassa pitoisuudessa kuin kenno, vesi virtaa kennosta ulos liuokseen aiheuttaen solun kutistumisen ja kuoleman. Jos kenno asetetaan isotonisen liuoksen astiaan, veden nettoliikettä ei tapahdu. Elävissä soluissa on merkittävä määrä liuenneita aineita ja ne ovat hyvin herkkiä ulkoisille ympäristöilleen.
Osmoosin luonteella on, että liuenneen aineen identiteetillä ei ole väliä. Siten suolat, sokerit ja muut liukoiset yhdisteet säätelevät tehokkaasti osmoottista painetta. Kaikkia voidaan käyttää isotonisten nesteiden ja liuosten valmistukseen.
Tärkeys nestepisaroissa
Yksi isotonisten nesteiden ja liuosten tärkeimmistä käyttötarkoituksista on lääketieteessä, ja lääketieteen tutkijat käyttävät usein paljon aikaa toniksisuuden tutkimiseen ja ymmärtämiseen eri kehon prosesseissa. Yleensä solut kasvavat vain isotonisissa liuoksissa, ja kaikki suonensisäisesti annettavat lääkkeet on säädettävä niin, että ne ovat tehokkaasti isotonisia ihmisveren kanssa. Vakiomittausaine on natriumkloridi; 0.9% natriumkloridiliuosta pidetään veren kanssa isotonisena, vaikka itse asiassa sen osmoottinen paine on itse asiassa hieman korkeampi.
Tätä ratkaisua käytetään usein IV -tippojen ja joskus jopa injektioiden ja rokotusten vahvistamiseen ja vakauttamiseen. Erilaisten lääkkeiden ja hoitojen valmistaminen natriumkloridissa voi myös auttaa niitä hajautumaan tasaisemmin ja pitämään yhtenäisemmän koostumuksen.
Urheilujuomavaihtoehdot
Urheilujuomat, pohjimmiltaan elektrolyytteillä ja sokereilla parannetut juomat, jotka korvaavat raskaan liikunnan aiheuttamat hikoilun, ovat yleensä joko isotonisia, hypertonisia tai hypotonisia valmistajan kaavan mukaan. Näitä aineita sisältäviä isotonisia liuoksia pidetään yleensä parhaina niille, jotka harjoittavat normaalia urheilutoimintaa, kun taas hypertoniset versiot on suunnattu enemmän energian tuottamiseen kestävien, kestävien tapahtumien aikana. Hypotoniset urheilujuomat sen sijaan ovat yleensä parhaita urheilijoille, jotka tarvitsevat nesteitä ilman lisättyjen hiilihydraattien energian lisäystä.