Автор Admin 
Зміст:
Визначення: що означає слово «осмос»
Осмос — це процес односторонньої дифузії через напівпроникну мембрану молекул розчинника в бік більшої концентрації розчиненої речовини з об’єму з меншою концентрацією.
Простіше кажучи: уявіть два склянки з водою, розділені тонкою плівкою. В одній — чиста вода, в іншій — солона. Молекули води самостійно «перетікатимуть» крізь плівку туди, де солі більше. Це і є осмос — природній, автоматичний процес вирівнювання концентрацій.
Осмос є одним із прикладів колігативних властивостей розчинів, тобто таких, які залежать тільки від кількості розчинених частинок, але не залежать від їх природи.
Як працює напівпроникна мембрана
Ключовий елемент осмосу — напівпроникна мембрана. Вона не пропускає все підряд.
Напівпроникними називають мембрани, які мають досить високу проникність не для всіх, а лише для деяких речовин, зокрема для розчинника. Якщо така мембрана розділяє розчин і чистий розчинник, то концентрація розчинника в розчині виявляється нижчою, оскільки там частина його молекул заміщена на молекули розчиненої речовини. Внаслідок цього переходи частинок розчинника з відділу, що містить чистий розчинник, у розчин відбуватимуться частіше, ніж у протилежному напрямку.
Простий приклад із яйцем
До яєчної шкаралупи 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.
Осмотичний тиск: що це і як рахувати
Осмотичний тиск — це той надлишковий тиск, який потрібно прикласти до концентрованого розчину, щоб зупинити надходження розчинника.
Його позначають грецькою літерою π і розраховують за рівнянням ван’т Гоффа:
π = iCRT
де:
- i — коефіцієнт активності (для електролітів > 1)
- C — молярна концентрація розчину
- R — газова стала
- T — температура (в Кельвінах)
Наприклад, у 0,1 М розчині NaCl (i=2) тиск при 25°C сягає близько 4,9 атм.
Осмос у живих клітинах
Осмос — це явище, що суттєво впливає на існування живих клітин. Клітинні мембрани більш проникні для води, ніж для більшості іонів, малих гідрофільних молекул та макромолекул.
Що відбувається залежно від середовища
| Середовище | Концентрація | Що відбувається з клітиною |
|---|---|---|
| Ізотонічне | = концентрації клітини | Без змін |
| Гіпертонічне | > концентрації клітини | Клітина зморщується (зневоднення) |
| Гіпотонічне | < концентрації клітини | Клітина набухає, може лопнути |
Якщо клітина перебуває в ізотонічному розчині (0,9% хлориду натрію або 5% глюкози для людських клітин), вона не втрачає і не набуває води.
Осмос у рослинах
Рослини використовують осмос для досягнення механічної стійкості і пружності: висока концентрація розчинених речовин у центральних вакуолях призводить до затягування води в клітини, але це має наслідком не набухання, а збільшення тиску мембран на клітинні стінки, тобто виникнення тургору.
Завдяки цьому листя і стебла тримають форму. Саме тому зів’яла рослина — це рослина з порушеним осмотичним балансом.
Зворотний осмос: коли природу «обертають»
Зворотний осмос — це штучне обертання природного процесу. Під високим тиском (зазвичай 3–10 атм для побутових систем) воду проштовхують через мембрану з порами розміром 0,0001 мікрона. Мембрана затримує 99,8% домішок: солі, важкі метали, бактерії, віруси.
Де застосовують зворотний осмос:
- Побутові фільтри для води — очищення від солей жорсткості та важких металів
- Опріснення морської води — промислове виробництво питної води
- Харчова промисловість — концентрування соків, молока
- Медицина — підготовка води для ін’єкцій та діалізу
У побуті такі фільтри дають чисту воду без мінералів, але часто додають мінералізатори.
Осмос у медицині
У медицині осмос лежить в основі гемодіалізу. У штучній нирці кров очищається від токсинів через мембрану, де осмос і дифузія виводять сечовину та інші речовини. Пацієнти з нирковою недостатністю живуть завдяки цій технології.
Коротко: головне про осмос
- Осмос — це рух молекул розчинника крізь напівпроникну мембрану від меншої концентрації до більшої
- Рушійна сила — прагнення системи до рівноваги
- Характеризується осмотичним тиском (формула ван’т Гоффа)
- Відіграє ключову роль у житті клітин, рослин і тварин
- Зворотний осмос — основа сучасних технологій очищення води та медичних процедур