Зміст
1. Осмос
. Осмотичний тиск
. Осмометр - прилад для вимірювання осмотичного тиску
. Біологічна роль осмосу і осмотичного тиску
. Осмотична електростанція
. Зворотний осмос
Література
1. Осмос
Осмос (грец. osmos поштовх, проштовхування, тиск) - самовільний перехід речовини, зазвичай розчинника, через напівпроникну мембрану, що відокремлює розчин від чистого розчинника або від розчину меншої концентрації.
Історія
Вперше осмос спостерігав Жан-Анту Нолле в 1748, однак дослідження цього явища було розпочато через сторіччя.
Суть процесу
Осмос обумовлений прагненням системи до термодинамічної рівноваги і вирівнювання концентрацій розчинів по обидва боки мембрани шляхом односторонньої дифузії молекул розчинника.
Важливим окремим випадком осмосу є осмос через напівпроникну мембрану. Напівпроникними називають мембрани, які мають досить високу проникність не для всіх, а лише для деяких речовин, зокрема, для розчинника. (Рухливість розчинених речовин в мембрані прагне до нуля). Якщо така мембрана розділяє розчин і чистий розчинник, то концентрація розчинника в розчині виявляється менш високою, оскільки там частина його молекул заміщена на молекули розчиненої речовини (див. Рис. 1). Внаслідок цього, переходи частинок розчинника з відділу, що містить чистий розчинник, в розчин відбуватимуться частіше, ніж у протилежному напрямку. Відповідно, об'єм розчину буде збільшуватися (а концентрація зменшуватися), тоді як обсяг розчинника буде відповідно зменшуватися.
Наприклад, до яєчній шкаралупі з внутрішньої сторони прилягає напівпроникна мембрана: вона пропускає молекули води і затримує молекули цукру. Якщо такою мембраною розділити розчини цукру з концентрацією 5 і 10% відповідно, то через неї в обох напрямках будуть проходити тільки молекули води. У результаті в більш розбавленому розчині концентрація цукру підвищиться, а в більш концентрованому, навпаки, знизиться. Коли концентрація цукру в обох розчинах стане однаковою, настане рівновага. Розчини, які досягли рівноваги, називаються ізотонічними.
Осмос, спрямований всередину обмеженого об'єму рідини, називається ендосмосом, назовні - екзосмосом. Перенесення розчинника через мембрану обумовлене осмотичним тиском. Воно дорівнює надлишковому зовнішньому тиску, який слід прикласти з боку розчину, щоб припинити процес, тобто створити умови осмотичної рівноваги. Перевищення надлишкового тиску над осмотичним може призвести до звернення осмосу - зворотної дифузії розчинника.
У випадках, коли мембрана проникна не тільки для розчинника, але і для деяких розчинених речовин, перенесення останніх з розчину в розчинник дозволяє здійснити діаліз, застосовуваний як спосіб очищення полімерів і колоїдних систем від низькомолекулярних домішок, наприклад електролітів.
Осмотичний тиск
Осмотичний тиск (позначається р) - надлишковий гідростатичний тиск на розчин, відокремлений від чистого розчинника напівпроникною мембраною, при якому припиняється дифузія розчинника через мембрану. Це тиск прагне зрівняти концентрації обох розчинів внаслідок зустрічної дифузії молекул розчиненої речовини і розчинника.
Розчин, що має більш високий осмотичний тиск в порівнянні з іншим розчином, називається гіпертонічним, що має більш низьке - гіпотонічним.
Осмотичний тиск може бути досить значним. У дереві, наприклад, під дією осмотичного тиску рослинний сік (вода з розчиненими в ній мінеральними речовинами) піднімається по ксилемі від коренів до самої верхівки. Одні тільки капілярні явища не здатні створити достатню підйомну силу - наприклад, секвойям потрібно доставляти розчин на висоту навіть до 100 метрів. При цьому в дереві рух концентрованого розчину, яким є рослинний сік, нічим не обмежена.
Взаємодія еритроцитів з розчинами в залежності від їх осмотичного тиску.
Якщо ж подібний розчин знаходиться в замкнутому просторі, наприклад, в клітці крові, то осмотичний тиск може призвести до розриву клітинної мембрани. Саме з цієї причини ліки, призначені для введення в кров, розчиняють в ізотонічному розчині, що містить стільки хлориду натрію (повареної солі), скільки потрібно, щоб врівноважити створюване клітинної рідиною осмотичний тиск. Якби вводяться лікарські препарати були виготовлені на воді або дуже сильно розбавленому (гипотоническом по відношенню до цитоплазмі) розчині, осмотичний тиск, змушуючи воду прон...
