Izotonična otopina je tekuća otopina koja je stabilna u smislu osmotskog tlaka. Osmojski tlak je u osnovi pritisak koji vanjske sile ili elementi vrše na stanične stijenke. U otopini koja je izotonična, osmotski tlak je ujednačen, što znači da se stanice niti skupljaju niti povlače, već slobodno lebde u stanju prirodnog tipa. Ove vrste tekućina imaju brojne važne namjene. Ne samo da su važni za kemijske eksperimente i istraživače, već se također često koriste u stvarima poput intravenoznog kapanja tekućine u medicinskim ustanovama, a također su popularni u sportskim napitcima i drugim rješenjima za rehidraciju sportaša. Kada tekućine imaju isti osnovni sastav kao ljudska krv ili znoj, mogu relativno neprimjetno stupiti u interakciju ili zamijeniti te tekućine. Neće uzrokovati kemijske promjene u tijelu i imaju tendenciju da djeluju vrlo brzo.
Razumijevanje osnovnog toničnosti
U kemiji, toničnost je pojam koji pokriva pritiske određenih tekućina na stanice. Većina stanica se sastoji od tekućine sadržane unutar stanične stijenke, poznate kao membrana. Ta membrana općenito drži sadržaj stanice unutra, a istovremeno čuva elemente iz vanjskog okruženja, ali to ne znači da okolina ne mijenja sadržaj.
Kada su dvije vodene otopine različitih koncentracija ili toničnosti razdvojene polupropusnom membranom kao što je stanična stijenka, voda će obično migrirati s manje koncentrirane ili hipotonične strane na više koncentriranu ili hipertoničnu stranu u pokušaju da obje strane u ravnotežu. Ovaj proces je poznat kao osmoza. Što je veća razlika u koncentracijama dviju otopina, to će osmotski tlak biti veći, a osmotski prijenos će biti brži.
Utjecaj na žive stanice
Ako se živa stanica, bilo ljudska, životinjska ili biljna, stavi u posudu s čistom vodom, osmotski tlak će gotovo uvijek uzrokovati da voda iz posude migrira u stanicu, uzrokujući bubrenje i moguće pucanje stanice. Suprotno tome, ako se stanica stavi u posudu s vodom koja sadrži otopljenu tvar u višoj koncentraciji od stanice, voda će teći iz stanice van u otopinu, uzrokujući da se stanica skupi i umre. Ako se stanica stavi u posudu s izotoničnom otopinom, neće biti neto kretanja vode. Žive stanice imaju značajnu koncentraciju otopljenih tvari i vrlo su osjetljive na svoje vanjsko okruženje.
Priroda osmoze je da identitet otopljene tvari nije bitan. Stoga su soli, šećeri i drugi topljivi spojevi učinkoviti u regulaciji osmotskog tlaka. Sve se može koristiti za pripremu izotoničnih tekućina i otopina.
Važnost u kapanju tekućine
Jedna od najvažnijih upotreba izotoničnih tekućina i otopina je u medicini, a medicinski istraživači često provode mnogo vremena proučavajući i shvaćajući toničnost u vezi s različitim tjelesnim procesima. Općenito, stanice će rasti samo u izotoničnim otopinama, a svaki lijek koji se daje intravenozno mora se prilagoditi tako da bude učinkovito izotoničan s ljudskom krvlju. Standardno mjerno sredstvo je natrijev klorid; 0.9% otopina natrijevog klorida smatra se izotoničnom za krv, iako je zapravo njezin osmotski tlak zapravo nešto viši.
Ova se otopina često koristi za jačanje i stabilizaciju IV kapanja, a ponekad čak i za injekcije i cijepljenja. Priprema različitih lijekova i terapija u natrijevom kloridu također im može pomoći da se ravnomjernije rasprše i zadrže ujednačeniju konzistenciju.
Mogućnosti sportskih pića
Sportska pića, u osnovi pića obogaćena elektrolitima i šećerima kako bi nadomjestila one izgubljene znojem tijekom naporne vježbe, obično su ili izotonična, hipertonična ili hipotonična, ovisno o formuli proizvođača. Izotonične otopine koje sadrže ove tvari općenito se smatraju najboljima za one koji se bave normalnom atletskom aktivnošću, dok su hipertonične verzije usmjerene više na osiguravanje energije tijekom trajnih, visoko izdržljivih događaja. Nasuprot tome, hipotonični sportski napitci općenito su najbolji za sportaše kojima je potrebna tekućina bez dodatnog povećanja energije dodanim ugljikohidratima.