Osmometre, çözeltilerin ozmotik konsantrasyonunu belirlemek için kullanılan gelişmiş bir analitik yöntemdir.
Kolloidal bir sistemin osmotik veya çözünen konsantrasyonu, birim hacim (Osm/L) veya ağırlık (Osm/kg) başına osmol (Osm) cinsinden ifade edilir.
Klinik ve formülasyon çalışmalarında, osmolarite/osmolalite, miliosmol (mOsm) aralığına kadar olağanüstü duyarlılık gerektiren iyonlar kadar küçük çözünen maddeleri ifade eder. Bu ölçeklerde, çözeltilerin en ufak fizyolojik koşulları büyük önem taşır.
Osmometre: Tonisiteye Giriş
Osmometreler, örneklerin toplam çözünen konsantrasyonunu ölçerek, bir çözeltinin ozmoz yoluyla yarı geçirgen bir zardan suyu ne ölçüde hareket ettirebildiğini tanımlayabilir. Buna tonisite denir.
Osmometride üç temel tonisite türü vardır; her biri yarı geçirgen bir zarla ayrılmış bir çözeltiye göre ifade edilir:
- Hipotonisite: Yarı geçirgen zarın diğer tarafına göre daha düşük osmolariteye sahip çözeltileri ifade eder, tipik olarak çözeltiden su kaybına yol açar.
- Hipertonisite: Hipotonisitenin tersi anlamına gelir, burada çözelti daha yüksek osmolariteye sahip olduğundan zardan su kazanır.
- İzotonisite: Yarı geçirgen zar boyunca eşit osmolariteye sahip çözeltileri ifade eder, yani zar boyunca net su transferi olmaz.
Farklı Osmometre Türleri
Bir dizi koligatif özellik kullanılarak çeşitli örnek türlerindeki çözünen maddelerin konsantrasyonunu ölçmek için çeşitli osmometre yapılandırmaları geliştirilmiştir. Örneğin, buhar fazı osmometrisi, çözünen madde konsantrasyonunu ölçmek için kaynama noktası ile buhar basıncı arasındaki ilişkiyi kullanır.
Membran osmometrisi, çözücüler içeren iki ayrı bölmeyi ayıran fiziksel yarı geçirgen bir membran kullanması bakımından daha gelenekseldir. Bir osmol, belirli bir osmotik basınç (~22,4 atmosfer) uygulayan çözeltilerdeki madde miktarını ifade ettiğinden, membran osmometrisindeki ölçüm değeri her bölmenin düşük basıncıdır. Göreceli basıncın belirlenmesi, osmotik konsantrasyona ilişkin nicel bilgiler sunar ve bu da tonisitenin karakterize edilmesine yardımcı olabilir.
Günümüzde kullanılan en gelişmiş osmometri yöntemi donma noktası osmometrisi olarak bilinir. Bir donma noktası osmometresi, bir örneğin donma noktasının çözünen konsantrasyonuna göre nasıl değiştiğini izler.
Bir numunenin donma noktası ile osmolalitesi arasında tam olarak doğrusal bir korelasyon olması nedeniyle, donma noktası osmometrisi, osmotik konsantrasyonun en doğru değerlendirmelerinden birini sunar.
Donma Noktası Osmometrisi
KNAUER, osmometri alanında Avrupa’da üretim yapan öncü firmadır ve onlarca yıldır güvenilir ve kullanıcı dostu cihazlarıyla bilinmektedir. En yeni donma noktası osmometremiz K-7400S, çeşitli sulu çözeltilerin osmolalitesinin kolay ve hızlı bir şekilde belirlenmesini sağlar. Ayrıca, numunelerin donma noktası düşüşü okunabilir.
Donma noktası belirlemenin kanıtlanmış teknolojisi, cihazın sağlam ve akıllı tasarımıyla birleştiğinde hızlı ve tekrarlanabilir ölçümler sağlar. Cihaz, otomatik ölçümü kontrol eden bir peltier soğutucu ve entegre bir mikroişlemci ile donatılmıştır.
Osmomalite ve osmometri teorisi hakkında detaylar aşağıdaki gibidir.
Osmolalite Teorisi
Osmolalite, bir çözünen maddedeki partikül konsantrasyonunun genel bir ölçüsüdür. Moleküllerin doğasına değil, sadece sayılarına bağlıdır. Bu nedenle, ayrışmayan bir molekülün iki mol çözeltisi (A), iki iyondan oluşan tamamen ayrışan bir tuzun bir mol çözeltisiyle (B) aynı osmolaliteye sahiptir.
Bir çözeltinin osmolalitesi, moleküller şekil (C) ve boyut (D) olarak değişse bile aynıdır. Bu nedenle, aynı sayıda osmotik olarak aktif partikül içeren tüm çözeltiler — kimyasal özellikleri ne olursa olsun — aynı osmolaliteyi gösterir.
Donma Noktası Osmometrisi
K-7400S Yarı Mikro Osmometre’nin ölçüm prensibi, donma noktası düşüşünün kolligatif özelliğine dayanmaktadır. Bir sıvıya bir çözünen madde eklenirse, bu çözeltinin donma noktasının düşmesine neden olur.
Donma noktası düşüşü, bir litre suda ideal olarak çözünmüş 1 mol bileşik başına 1,858 K’dir. Bu etki sadece sıvıdaki parçacık sayısına bağlıdır ve çözünenlerin fiziksel veya kimyasal özelliklerine bağlı değildir. Bu doğrusal korelasyon nedeniyle, bir numunenin osmolalitesi donma noktasının hassas bir şekilde ölçülmesiyle belirlenebilir.
Ölçüm süreci
Bir ölçümün başında numune, mikro işlemci kontrollü bir peltier elemanı tarafından soğutulur. Bu işlem sırasında çözelti hala sıvı haldeyken 0 °C’nin altına aşırı soğutulur. Belirli bir sıcaklıkta, karıştırma telinin döndürülmesiyle dondurma işlemi başlatılır. Buz kristallerinin oluşumu termal enerji açığa çıkarır ve böylece numunenin sıcaklığı yükselir.
Kısa bir süre sonra, erime ve buz kristali oluşumunun dengelenmesi ve örneğin sıcaklığının sabit kalmasıyla bir dengeye ulaşılır. Bu plato, örneğin gerçek donma noktasını gösterir. Tüm süreç boyunca çözeltinin sıcaklığı yüksek hassasiyetli bir termistor tarafından ölçülür. 1/1000 K’lık çözünürlük sayesinde donma noktası sıcaklığı tam olarak belirlenir ve iki numunenin osmolalitesindeki küçük farklılıkları bile ölçülebilir.
Kullanım Alanları
Bir donma noktası osmometrinin kullanım alanları özetle aşağıdaki gibidir.
Gıda
Süt veya izotonik içecekler ve bira gibi içeceklerin analizi ve kalite kontrolü için.
İlaç
Enfüzyon solüsyonları, inhalasyon, durulama solüsyonları ve göz damlalarının kalite kontrolü için.
Akademi
Bitki özsuyu ve böcek hemolimfi üzerine araştırmalar ve besin çözeltisi ile hücre kültürü ortamı testleri için.
Endüstri
Reaktör ve kimyasalların proses takibi ve kalite kontrolleri için.
Dünyanın Osmolalitesi
Knauer’in Dünya’nın farklı noktasından aldığı numunelerle yaptığı ölçümlerle oluşturduğu haritayı aşağıda inceleyebilirsiniz.
