6.9 XÁC ĐỊNH ĐỘ THẨM THẤU Xác định độ thẩm thấu phương pháp đo nồng độ thẩm thấu dung dịch mẫu thử từ phép đo độ hạ băng điểm Khi dung dịch dung môi tinh khiết ngăn cách màng bán thấm, dung mơi qua tự chất tan khơng thể, phần dung môi tinh khiết qua màng sang bên ngăn dung dịch Sự chênh lệch áp suất hai ngăn đồng thời với việc di chuyển dung môi qua màng định nghĩa áp suất thẩm thấu Áp suất thẩm thấu đặc tính vật lý phụ thuộc vào tổng dạng tiểu phân có mặt, bao gồm phân tử trung hòa ion, không phụ thuộc vào chất chất tan Các đặc tính dung dịch áp suất thẩm thấu, độ hạ băng điểm, độ tăng điểm sôi không phụ thuộc vào chất chất tan mà phụ thuộc vào tổng số tất dạng tiểu phân gọi đặc tính phụ thuộc số lượng dung dịch Áp suất thẩm thấu dung dịch polymer đo trực tiếp chênh lệch áp suất thủy tĩnh hai ngăn cách màng bán thấm,ví dụ màng cellulose Tuy nhiên, khơng áp dụng dung dịch có chứa phần tử nhỏ qua màng bán thấm Mặc dù áp suất thẩm thấu dung dịch đo trực tiếp, hướng mức độ việc di chuyển dung mơi qua màng sinh học dự đoán trước từ tổng số tất tiểu phân có mặt dung dịch đặt điều kiện sinh lý Các đặc tính phụ thuộc số lượng khác dung dịch độ hạ băng điểm, độ tăng điểm sôi, độ hạ áp suất thu trực tiếp cách theo dõi thay đổi nhiệt độ áp suất Những đặc tính phụ thuộc vào tổng dạng ion phân tử trung hòa dung dịch áp suất thẩm thấu nồng độ hạt phân tử định nghĩa nồng độ thẩm thấu Nồng độ thẩm thấu định nghĩa hai cách, nồng độ dựa khối lượng (độ thẩm thấu ξ m, mol/kg) cách khác nồng độ dựa thể tích (độ thẩm thấu ξc, mol/l) Trong thực tế, cách thứ hai thuận tiện Phương pháp đo độ hạ băng điểm thường dùng để xác định nồng độ thẩm thấu, trừ có dẫn khác Phương pháp dựa phụ thuộc tuyến tính độ hạ băng điểm T (oC) với độ thẩm thấu ξm (mol/kg) biểu thị theo phương trình sau: T = K ξm Trong đó: K số độ hạ băng điểm mol 1,86 °C kg/mol, dung môi nước Vì số K định nghĩa dựa nồng độ phân tử gam, nồng độ thẩm thấu mol thu từ phương trình Trong khoảng nồng độ thẩm thấu lỗng, độ thẩm thấu ξm (mol/kg) coi độ thẩm thấu ξc (mol/l) Bởi vậy, độ thẩm thấu thông thường (mol/l) đơn vị osmol (Osm) chấp nhận phương pháp thử Một Osm có nghĩa có số lượng tiểu phân với số Avogadro (6,022 x 10 23/mol) chứa lít dung dịch Nồng độ thẩm thấu thường biểu thị đơn vị miliosmol (mOsm, mosmol/l) Thiết bị Thẩm thấu kế gồm cốc đo chứa thể tích xác định dung dịch mẫu thử, phận giữ cốc đo, bể làm lạnh có phận điều chỉnh nhiệt độ nhiệt điện trở để phát nhiệt độ Cách tiến hành Một thể tích xác định dung dịch thử đưa vào cốc đo theo quy định loại thiết bị Thiết bị trước tiên phải hiệu chuẩn phương pháp hiệu chuẩn hai điểm dùng dung dịch chuẩn Để hiệu chuẩn, chọn hai dung dịch chuẩn khác để nồng độ thẩm thấu dung dịch thử nằm khoảng Ngồi dung dịch chuẩn cho bảng đây, nước dùng dung dịch chuẩn (0 mOsm) để đo dung dịch có độ thẩm thấu thấp (0 - 100 mOsm) Sau rửa cốc đựng mẫu nhiệt điện trở dẫn thiết bị riêng, đo độ hạ băng điểm dung dịch thử Dùng phương trình nêu để tính độ thẩm thấu dung dịch Trong trường hợp dung dịch có độ thẩm thấu lớn 1000 mOsm, cần hòa lỗng mẫu cách thêm nước cất Đo độ thẩm thấu dung dịch pha loãng dẫn Trong trường hợp này, cần rõ độ thẩm thấu tính mẫu thử độ thẩm thấu biểu kiến thu phương pháp pha loãng Khi áp dụng phương pháp pha loãng, độ pha loãng nên chọn để độ thẩm thấu đo gần với độ thẩm thấu dung dịch nước muối sinh lý Trong trường hợp mẫu thử trạng thái rắn thuốc đông khô, chuẩn bị dung dịch thử cách hòa tan chất rắn dung mơi thích hợp dẫn Sự thích hợp thiết bị Sau hiệu chuẩn thiết bị, phép thử độ thích hợp phải làm cách lặp lại phép đo độ thẩm thấu dung dịch chuẩn khơng lần Trong làm phép thử nên chọn độ thẩm thấu dung dịch thử dung dịch chuẩn gần giống Trong phép thử này, độ lặp lại giá trị đo độ lệch trung bình nên nhỏ 2,0% 3,0% tương ứng Chuẩn bị dung dịch chuẩn để hiệu chuẩn thẩm thấu kế Cân xác lượng natri clorid chuẩn (đã nung trước 500 ºC đến 650 ºC 40 đến 50 phút để nguội bình hút ẩm) theo dẫn bảng 6.9 hòa tan natri clorid xác 100 g nước để làm dung dịch chuẩn Bảng 6.9 Dung dịch chuẩn để hiệu chuẩn thẩm thấu kế (mosmol/kg) 100 200 300 400 500 700 1000 Lượng natri clorid (g) 0,309 0,626 0,946 1,270 1,593 2,238 3,223 Tỷ số thẩm thấu Trong phương pháp thử tỷ số thẩm thấu định nghĩa tỷ số độ thẩm thấu dung dịch thử dung dịch natri clorid đẳng trương Tỷ số dùng để đo độ đẳng trương dung dịch thử Vì độ thẩm thấu dung dịch natri clorid đẳng trương (NaCl 0,900 g/100ml) CS(mOsm) coi số (286 mOsm), độ thẩm thấu dung dịch thử CT (mOsm), tỷ số thẩm thấu tính theo phương trình: Tỷ số thẩm thấu = CT CS CS: 286 mOsm Khi phép đo tiến hành phương pháp pha lỗng, mẫu thử có độ thẩm thấu lớn 1000 mOsm, độ thẩm thấu biểu kiến dung dịch mẫu C T tính theo phương trình: n C'T = CT Trong đó: n: Độ pha loãng C'T: Độ thẩm thấu đo dung dịch lỗng Trong phép tính này, chấp nhận giả thiết có tương quan tuyến tính độ thẩm thấu nồng độ dung dịch Bởi vậy, có bước pha lỗng, cần phải rõ độ pha loãng 1/n