Izotonična raztopina je tekoča raztopina, ki je stabilna glede na osmotski tlak. Osmojski tlak je v bistvu pritisk, ki ga zunanje sile ali elementi povzročajo na celične stene. V raztopini, ki je izotonična, je osmotski tlak enakomeren, kar pomeni, da se celice niti ne skrčijo niti umaknejo, temveč prosto plavajo v naravnem stanju. Te vrste tekočin imajo številne pomembne uporabe. Ne samo, da so pomembni za kemične poskuse in raziskovalce, ampak se pogosto uporabljajo tudi pri stvareh, kot je intravensko kapljanje tekočine v medicinskih okoljih, in so priljubljene tudi v športnih napitkih in drugih rehidracijskih raztopinah za šport. Ko imajo tekočine enako osnovno sestavo kot človeška kri ali znoj, lahko relativno brezhibno medsebojno delujejo s temi tekočinami ali jih nadomestijo. Ne bodo povzročili kemijskih sprememb v telesu in so ponavadi zelo hitro delujoči.
Razumevanje osnovne toničnosti
V kemiji je toničnost koncept, ki zajema pritiske določenih tekočin na celice. Večina celic je sestavljena iz tekočine, ki jo vsebuje celična stena, znana kot membrana. Ta membrana na splošno ohranja vsebino celice notri, medtem ko elemente iz zunanjega okolja zadržuje zunaj, vendar to ne pomeni, da okolica vsebina ne spreminja.
Ko sta dve vodni raztopini različnih koncentracij ali toničnosti ločeni s polprepustno membrano, kot je celična stena, voda običajno migrira z manj koncentrirane ali hipotonične strani na bolj koncentrirano ali hipertonično stran, da bi obe strani v ravnotežje. Ta proces je znan kot osmoza. Večja kot je razlika v koncentracijah obeh raztopin, višji bo osmotski tlak in posledično bo osmotski prenos hitrejši.
Vpliv na žive celice
Če živo celico, bodisi človeško, živalsko ali rastlinsko, damo v posodo s čisto vodo, bo osmotski tlak skoraj vedno povzročil, da voda iz posode migrira v celico, kar povzroči, da celica nabrekne in morda poči. Nasprotno, če celico damo v posodo z vodo, ki vsebuje topljenec v višji koncentraciji kot celica, bo voda pritekla iz celice ven v raztopino, kar bo povzročilo, da se celica skrči in umre. Če celico damo v posodo z izotonično raztopino, ne bo neto gibanja vode. Žive celice imajo veliko koncentracijo topljencev in so zelo občutljive na svoje zunanje okolje.
Narava osmoze je, da identiteta topljenca ni pomembna. Tako so soli, sladkorji in druge topne spojine učinkovite pri uravnavanju osmotskega tlaka. Vse se lahko uporabi za pripravo izotoničnih tekočin in raztopin.
Pomen pri kapljicah tekočine
Ena najpomembnejših uporab izotoničnih tekočin in raztopin je v medicini in medicinski raziskovalci pogosto porabijo veliko časa za preučevanje in razumevanje toničnosti, saj se nanaša na različne telesne procese. Na splošno bodo celice rasle samo v izotoničnih raztopinah in vsako zdravilo, ki se daje intravensko, je treba prilagoditi tako, da bo učinkovito izotonično s človeško krvjo. Standardno merilno sredstvo je natrijev klorid; 0.9 % raztopina natrijevega klorida velja za izotonično s krvjo, čeprav je v resnici njen osmotski tlak nekoliko višji.
Ta raztopina se pogosto uporablja za krepitev in stabilizacijo IV kapljanja in včasih celo za injekcije in cepljenja. Priprava različnih zdravil in terapij v natrijevem kloridu jim lahko pomaga, da se bolj enakomerno razpršijo in ohranijo bolj enotno konsistenco.
Možnosti športnih pijač
Športne pijače, v bistvu pijače, obogatene z elektroliti in sladkorji, ki nadomeščajo tiste, ki se izgubijo v znoju zaradi naporne vadbe, so običajno bodisi izotonične, hipertonične ali hipotonične, odvisno od formule proizvajalca. Izotonične raztopine, ki vsebujejo te snovi, se na splošno štejejo za najboljše za tiste, ki se ukvarjajo z normalno atletsko dejavnostjo, medtem ko so hipertonične različice bolj usmerjene k zagotavljanju energije med trajnimi, visoko vzdržljivimi dogodki. Nasprotno pa so hipotonični športni napitki na splošno najboljši za športnike, ki potrebujejo tekočino brez povečanja energije zaradi dodanih ogljikovih hidratov.