Осмотичен натиск в природата и човешкия живот


Предоставеният на вашия преглед материал ще предоставя информация за осмотичното налягане (d-nie). По-долу ще бъдат разгледани: формулировката на термина, характеристики и свойства, методи за измерване на налягането, връзката с биологията и връзката с разтвори (разтвор) от различни видове.

Въведение в осмотичното налягане

Осмотичното налягане е излишното хидростатично налягане, упражнявано върху разтворите. В този случай самите разтвори трябва да бъдат разделени с полупропусклива мембрана от чисти разтворители. Процесът на дифузионно разтваряне през мембраната не протича при такива условия. Целта на такова налягане е желанието да се създаде равен баланс между концентрациите на всякакви разтвори, а средството е срещата на молекулярната дифузия между разтвореното вещество и разтворителя. Осмотичното налягане се обозначава с буквата "π" (pi).

Относно свойствата

Осмотичното налягане има явление на тоничност, което е градиентна мярка на осмотичното налягане. С други думи, това е потенциалът на разликата във водата на двойка разтвори, разделени от полупропусклива мембрана. Хипертоничният разтвор е вещество, което има по-високо осмотично налягане в сравнение с друго решение. Напротив, хипотоничният разтвор има по-ниска осмотична стойност.

Ако такова решение се постави в затворено пространство, например в кръвна клетка, тогава ще видим, че осмотичното налягане може да разруши клетъчната мембрана. Лекарствата, инжектирани в кръвта, първо се смесват с изотоничен разтвор, като ги довеждат до разтваряне точно поради тази причина. В този случай натриевият хлорид в разтвора трябва да се съдържа в количество, способно да балансира осмотичния ефект на клетъчната течност.

Ако лекарствата от инжектиран тип се произвеждат на основата на вода или силно разредени разтвори, осмотичният ефект би разкъсал кръвните клетки, като принуди проникването на вода в тях. Създаването на разтвори, използващи твърде висока концентрация на вещества, ще принуди водата да напусне клетките и в резултат на това те ще се свият. За това са достатъчни от три до десет процента натриев хлорид в разтвор.

Растителните клетки, за разлика от животните, ще се откъснат от клетъчната мембрана, цялото й съдържание, с изключение на външната клетъчна мембрана, но заедно с мембраната. Това явление се нарича плазмолиза. Деплазмолизата от своя страна е процесът, наблюдаван при свиване на клетките в разтвор от по-разреден тип.

Връзка между натиск и решение

Химичната природа на разтворените вещества в съединението не влияе върху количеството осмотично съдържание. Индикаторът му зависи от количеството на тези вещества в разтвора. Следователно виждаме, че осмотичният разтвор е колигативно свойство на разтвора. Налягането ще се увеличи с увеличаване на концентрацията на активни вещества в разтвора. Това показва законът за осмотичното налягане. Формулата се изразява съвсем просто:

където изотоничният коефициент се обозначава с буквата i, нивото на моларна концентрация на разтвора се изразява чрез C (mol / m 3), универсалният газов индекс на неговата константа се обозначава с буквата R и T е термодинамичното ниво на температурата на разтвора.

Формулата е подобна на закона за идеалния газ. Във въздуха частиците на идеалния газ във вискозна разтворителна среда, по сходство на техните свойства, също показват техните общи характеристики. Това твърдение потвърждава редица експерименти, проведени от Zh.B. Перин през 1906г. Той наблюдава процеса на разпределение на емулсионни частици смола от гумит във водния стълб, който обикновено се подчинява на закона на Болцман.

Съществува концепция за онкотичното осмотично налягане, което зависи от количеството протеини в разтвора. В резултат на гладно или бъбречно заболяване нивото на протеинова концентрация ще намалее. По тази причина онкотичното налягане ще падне и онкотичният оток ще започне да се появява. Ще има преход на вода от тъкани към съдове, към онези места, където πТой да Повече ▼. Гнойните процеси причиняват увеличение на индекса πТой да два до три пъти. Това се дължи на разрушаването на протеините, което води до увеличаване на броя на частиците.

Стабилният индикатор на осмотичната стойност трябва да бъде приблизително равен на 7,7 атм. Поради тази причина изотоничните разтвори обикновено съдържат около πплазма = 7,7 атм. Решения с π по-голямо от πплазма, използва се за отстраняване на гной от рани или премахване на отоци от алергичен характер. Те също са слабителни лекарства..

Термодинамичен изглед на осмотичното налягане

Формулата на Van't Hoff, използвана за осмотичен анализ, може да бъде обоснована от термодинамична гледна точка.

Свободната енергия, която е в разтвор, ще съответства на G = G 0 + RTlnxA + πV° С. Моларната част на разтвора ще бъде означена с xA, V° С Е мярка за моларен обем. Член на πV° С е еквивалентно на въвеждането на свободна енергия от външно налягане. Чистият разтворител има G = G 0. Ако равновесният индекс G на разтворителя съответства на индекса 0, тогава получаваме:

Полученият запис може да бъде преобразуван във формулата на Van't Hoff.

Относно колоидните разтвори

Осмотичното налягане на разтвора може да възникне при две условия:

  1. Необходима е полупропусклива преграда (мембрана).
  2. Наличието на два разтвора от двете страни на мембраната, докато разтворите трябва да бъдат с различни концентрации.

Клетъчната мембрана може да позволи на частици със специфични размери да преминат, например, да пропускат и излизат от водна молекула, но имат обратен ефект върху С2З.6О. По този начин, с помощта на специални материали, които също имат подобна способност за разделяне, е възможно да се разделят различните компоненти на сместа.

Осмотичната стойност на разтворите се изчислява, като се използва π = cRT. Тази формула е изведена от Van't Hoff през 1885 г., а основата за нейното откриване са експериментите на Pfeffer с порест порцелан..

Тургор в клетката

И осмозата, и осмотичността са много важни компоненти на много биологични системи. Ако структурата съдържа полупропусклива преграда (определена тъкан или клетъчна мембрана), тогава индикаторът за постоянна осмоза на водата ще създаде твърде голямо хидростатично налягане и в резултат на това се образува тургор, който ще осигури показатели за еластичност и здравина на тъканите с експозиция.

Може би явлението хемолиза, което представлява разкъсване на клетъчната мембрана, например еритроцит в резултат на прекомерното му подуване при поставяне в пречистена вода.

Плазмолиза

Обратните процеси ще се случат, когато клетката се постави в концентрирани солеви разтвори: съдържащата се в клетката вода ще се дифузира в солевите разтвори през мембраната. В резултат на това клетката ще започне да се свива, губейки тургора на стабилно състояние. Това явление се нарича плазмолиза. Тургорът обаче може да бъде възстановен, ако плазмолизираната клетка се постави в протоплазмена вода. Клетъчният обем ще се запази само в изотоничен разтвор със същата концентрация (постоянно осмотично действие).

Обобщаване

Този материал позволи на читателя да се запознае с понятието осмотична активност, да формулира обща представа за него и да научи много интересни неща. Например, сходството на изчислението на d-цията с формулата на Van't Hoff, сходството с идеалния газ, ролята в биологичните процеси и последиците, които те могат да причинят, а именно тургор, плазмолиза, хемолиза и много други.

Осмоза, осмотично налягане и неговата биологична роля (страница 1 от 2)

2. Осмотично налягане

3. Осмометър - устройство за измерване на осмотично налягане

4. Биологичната роля на осмозата и осмотичното налягане

5. Осмотична електроцентрала

6. Обратна осмоза

Осмоза (гръцки osmos push, push, pressure) - спонтанен преход на вещество, обикновено разтворител, през полупропусклива мембрана, която отделя разтвор от чист разтворител или от разтвор с по-ниска концентрация.

За първи път осмозата се наблюдава от Жан-Антоа Ноле през 1748 г., но изследването на това явление е започнало век по-късно..

Осмозата се причинява от тенденцията на системата към термодинамично равновесие и изравняване на концентрацията на разтвори от двете страни на мембраната чрез едностранна дифузия на молекули разтворител.

Важен специален случай на осмоза е осмозата през полупропусклива мембрана. Полупропускливите мембрани са тези, които имат достатъчно висока пропускливост не за всички, а само за някои вещества, по-специално за разтворител. (Подвижността на разтворените вещества в мембраната клони към нула). Ако такава мембрана разделя разтвор и чист разтворител, тогава концентрацията на разтворителя в разтвора се оказва по-малко висока, тъй като там някои от неговите молекули се заменят с молекули на разтвореното вещество (вж. Фиг. 1). В резултат на това преходът на частиците на разтворителя от участъка, съдържащ чистия разтворител, към разтвора ще се случи по-често, отколкото в обратната посока. Съответно, обемът на разтвора ще се увеличи (и концентрацията ще намалее), докато обемът на разтворителя съответно ще намалее.

Например полупропусклива мембрана прилепва отвътре към яйчната черупка: позволява на водните молекули да преминават и задържа молекулите на захарта. Ако такава мембрана разделя захарните разтвори с концентрация съответно 5 и 10%, тогава само молекули вода ще преминават през нея в двете посоки. В резултат на това в по-разреден разтвор концентрацията на захар ще се увеличи, а в по-концентриран разтвор, напротив, ще намалее. Когато концентрацията на захар в двата разтвора стане една и съща, ще настъпи равновесие. Равновесните решения се наричат ​​изотонични.

Осмозата, насочена навътре към ограничен обем течност, се нарича ендосмоза, а навън - екзосмоза. Транспортът на разтворител през мембраната се дължи на осмотичното налягане. Тя е равна на излишното външно налягане, което трябва да се приложи от страната на разтвора, за да се спре процесът, тоест да се създадат условия за осмотично равновесие. Прекомерното налягане над осмотичното налягане може да доведе до обратна осмоза - обратна дифузия на разтворителя.

В случаите, когато мембраната е пропусклива не само за разтворителя, но и за някои разтворени вещества, прехвърлянето на последното от разтвор в разтворител позволява диализа, която се използва като метод за пречистване на полимери и колоидни системи от примеси с ниско молекулно тегло, като електролити..

Глава 2. Осмотично налягане

Осмотичното налягане (обозначено с p) е излишното хидростатично налягане върху разтвор, отделен от чист разтворител чрез полупропусклива мембрана, при което дифузията на разтворителя през мембраната спира. Това налягане има тенденция да изравнява концентрациите и на двата разтвора поради контрадифузията на молекулите на разтвореното вещество и разтворителя.

Разтвор, който има по-високо осмотично налягане в сравнение с друго решение, се нарича хипертонично, като има по-ниско - хипотонично.

Осмотичното налягане може да бъде значително. Например в едно дърво, под действието на осмотично налягане, растителният сок (вода с разтворени в него минерали) се издига по ксилемата от корените до самия връх. Капилярните явления сами по себе си не са в състояние да създадат достатъчна сила на повдигане - например секвоите трябва да доставят разтвора на височина дори до 100 метра. В същото време при едно дърво движението на концентриран разтвор, който е зеленчуков сок, не е ограничено от нищо.

Взаимодействие на еритроцитите с разтвори в зависимост от осмотичното им налягане.

Ако такова решение е в затворено пространство, например в кръвна клетка, тогава осмотичното налягане може да доведе до разкъсване на клетъчната мембрана. Поради тази причина лекарствата, предназначени за приложение в кръвта, се разтварят в изотоничен разтвор, съдържащ толкова натриев хлорид (готварска сол), колкото е необходимо за балансиране на осмотичното налягане, създадено от клетъчната течност. Ако инжектираните лекарства са направени във вода или много силно разреден (хипотоничен по отношение на цитоплазмата) разтвор, осмотичното налягане, принуждаващо водата да проникне в кръвните клетки, би довело до тяхното разкъсване. Ако обаче в кръвта се въведе твърде концентриран разтвор на натриев хлорид (3-5-10%, хипертонични разтвори), тогава водата от клетките ще излезе и те ще се свият. В случай на растителни клетки протопластът се отделя от клетъчната мембрана, което се нарича плазмолиза. Обратният процес, който се случва, когато компресираните клетки се поставят в по-разреден разтвор, съответно чрез деплазмолиза.

Размерът на осмотичното налягане, създадено от разтвора, зависи от количеството, а не от химическата природа на разтворените в него вещества (или йони, ако молекулите на веществото се разединяват), следователно осмотичното налягане е колигативно свойство на разтвора. Колкото по-висока е концентрацията на дадено вещество в разтвор, толкова по-голямо осмотично налягане създава то. Това правило, наречено закон на осмотичното налягане, се изразява с проста формула, много подобна на определен закон на идеалния газ:

където i е изотоничният коефициент на разтвора; С е моларната концентрация на разтвора, изразена чрез комбинация от основни единици SI, т.е. в mol / m3, а не в обичайните mol / l; R е универсалната газова константа; Т - термодинамична температура на разтвора.

Той също така показва сходството на свойствата на частиците на разтвореното вещество във вискозна среда на разтворител с частици идеален газ във въздуха. Валидността на тази гледна точка се потвърждава от експериментите на J. B. Perrin (1906): разпределението на частиците емулсия смола от гуммигут във водния стълб обикновено се подчинява на закона на Болцман.

Осмотичното налягане, което зависи от съдържанието на протеини в разтвора, се нарича онкотично (0,03 - 0,04 атм.). При продължително гладуване, бъбречни заболявания концентрацията на протеини в кръвта намалява, онкотичното налягане в кръвта намалява и възниква онкотичен оток: водата преминава от съдовете в тъканите, където rONK е по-голям. В случай на гнойни процеси, rONK във фокуса на възпалението се увеличава с 2-3 пъти, тъй като броят на частиците се увеличава поради разрушаването на протеините. В тялото осмотичното налягане трябва да е постоянно (7,7 атм.). Следователно, пациентите се инжектират с изотонични разтвори (разтвори, осмотичното налягане на които е равно на p плазма 7,7 atm. - 0,9% NaCl - физиологичен разтвор, 5% разтвор на глюкоза). Хипертонични разтвори, в които р е по-голямо от осмотичното налягане на плазмата, се използват в медицината за почистване на рани от гной (10% NaCl), за премахване на алергичен оток (10% CaCl2, 20% глюкоза), като лаксативи (Na2SO4 • 10H2O, MgSO4 • 7H2O).

Законът за осмотичното налягане може да се използва за изчисляване на молекулното тегло на дадено вещество (с известни допълнителни данни).

Осмотичното налягане се измерва със специално устройство

Глава 3. Осмометър - устройство за измерване на осмотично налягане

Осмометър - (осмотично + гръцко метрео за измерване) устройство за измерване на осмотично налягане или концентрация на осмотично активни вещества; използва се в биофизични и биохимични изследвания.

Схематична диаграма на осмометъра: A - камера за разтвор; B - камера с разтворител; М - мембрана. Нива на течност в тръбите при осмотично равновесие: a и b - при условия на еднакво външно налягане в камери A и B, когато rА = rБ, докато H е колона с течност, която балансира осмотичното налягане; b - при условия на неравенство на външните налягания, когато rА - rБ = p.

Осмометри с парно налягане

Този тип устройства се различават по това, че измерването изисква минимален обем на пробата (единици микролитра), което е от голямо значение, когато по-голям обем не може да бъде взет от обекта на изследване. Въпреки това, поради малкия обем на пробата, осмометрите с парно налягане имат голяма грешка в сравнение с други. Освен това резултатът от измерването зависи от промяната в атмосферното налягане. Основното приложение на тези устройства се намира в научните изследвания и педиатричната практика за изследване на кръвта на новородени, взета от пръст или пета. Обхватът на измерените концентрации е ограничен до 2000 mmol / kg H2O. Те не се използват широко в руските здравни заведения. В Европейския съюз осмометрите за парно налягане се произвеждат от д-р Кнауер, Gonotec (Германия), в САЩ - от Wescor.

Мембранни осмометри

Осмометрите, наречени мембранни осмометри, са изградени върху свойството на осмозата. В дизайна им могат да се използват както изкуствени мембрани (например целофан), така и естествени (например кожа на жаба)..

Уреди от този тип се използват за измерване на така нареченото колоидно осмотично налягане на кръвта (COP), което се създава от високомолекулен (повече от 30 000 D) компонент от общата концентрация на осмотично активни частици, съдържащи се в кръвната плазма. Този натиск се нарича още онкотичен и се създава главно от протеини. CODE е по-малко от 3 mmol / kg H2O и следователно оказва незначително влияние върху общото осмотично налягане, но е от решаващо значение за процесите на транскапиларен обмен. Този компонент на общото налягане е от голяма диагностична стойност. Мембранните осмометри се произвеждат от Dr. Knauer, Gonotec, Германия (Osmomat 050), в САЩ - Wescor. Интересното е, че фирмата на д-р Кнауер предлага пълна гама осмометри, като по този начин обхваща цялата гама от молекулни частици, включително милионни.

Осмотичното налягане

Изследването на свойствата на разредените разтвори показа, че има голямо сходство между газообразното състояние на веществото и неговото състояние в разтворите..

Тъй като молекулите на газа, поради своето движение, заемат най-голям обем, като същевременно упражняват натиск върху стените на съда, в който е затворен газът, така молекулите на разтвореното вещество са склонни да заемат най-голям обем. Обемът на газа се определя от размера на съда, а обемът, в който молекулите на разтвореното вещество могат да бъдат разпределени, се определя от обема, зает от разтвора. Ако поставите концентриран разтвор на някакво вещество, например захарен разтвор, в цилиндър и внимателно излеете слой чиста вода върху него, след това постепенно захарните молекули ще бъдат равномерно разпределени в обема на течността. Това явление е известно като дифузия; дифузията продължава, докато концентрацията на захарните молекули стане еднаква във всички слоеве на течността.

Фигура: 68. Устройство за демонстриране на осмотично налягане на разтвор

Равномерното разпределение на захарните и водните молекули в целия обем на течността може да се случи по два начина: или захарните молекули, оставяйки долния слой вода, се преместват в горния слой, докато концентрацията им в двата слоя е равна, или водните молекули проникват от горния слой в долния слой, докато се смесят равномерно със захарните молекули. Крайният резултат очевидно ще бъде еднакъв и в двата случая. Всъщност концентрацията се изравнява и по двата начина, т.е. се извършва както движението на захарните молекули във вода, така и движението на водните молекули в захарния разтвор.

Представете си сега, че водата и захарният разтвор са разделени от пореста преграда, през която водните молекули могат свободно да преминават, но захарните молекули не могат да проникнат. Този вид "полупропусклива" преграда може да се получи, например, чрез импрегниране на глинест порест цилиндър с разтвор на меден сулфат, последвано от потапяне на цилиндъра в разтвор на калиев железен цианид. В резултат на такова третиране, железно-цианидната мед се утаява в порите на цилиндъра и стените на цилиндъра стават полупропускливи..

Ако захарен разтвор се излее в цилиндър, обработен по този начин и цилиндърът се потопи в чиста вода, тогава изравняването на концентрацията (или по-скоро намаляване на концентрацията на захарен разтвор) ще се случи само поради движението на водните молекули. Последните дифузират в по-голяма степен в разтвора, отколкото обратно; следователно обемът на разтвора постепенно ще се увеличава и концентрацията на захар в него ще намалява. Тази еднопосочна дифузия през полупропусклива преграда се нарича осмоза. При достатъчно количество вода преминаването му в разтвор през полупропусклива преграда, строго погледнато, трябва да продължи безкрайно, ако това не се предотврати от някаква сила, действаща в обратна посока.

Вземете съд с полупропускливи стени, превръщайки се отгоре в дълга тясна вертикална тръба (фиг. 68). Напълнете го със захарен разтвор и го потопете в съд с чист разтворител. Поради осмозата, обемът на разтвора постепенно ще се увеличава и разтворът ще започне да запълва вертикалната тръба. Тъй като нивото на разтвора се повишава в тръбата, ще се създаде излишно хидростатично налягане, измерено чрез разликата в нивата на разтвора и разтворителя и противодействащо проникването на молекули разтворител в разтвора. Когато хидростатичното налягане достигне определена стойност, осмозата ще спре. Силата, предизвикваща осмоза, се нарича осмотично налягане на разтвора. Размерът на осмотичното налягане се определя от външното налягане върху разтвора, при което осмозата спира.

Явленията на осмозата играят много важна роля в живота на животните и особено на растителните организми. Клетъчните мембрани са мембрани, които са лесно пропускливи за вода, но почти непропускливи за вещества, разтворени в клетъчния сок. Прониквайки в клетките, водата създава в тях доста голямо налягане, което леко разтяга клетъчните мембрани и ги поддържа в напрегнато състояние. Ето защо такива меки растителни органи като тревисти стъбла, листа, цветни листенца имат известна еластичност. Ако отрежете растение, тогава поради изпаряването на водата през клетъчните мембрани обемът на клетъчния сок намалява, клетъчните мембрани падат, отслабват - растението изсъхва. Но веднага щом растението, което е започнало да изсъхва, се постави във вода, започва осмоза, клетъчните мембрани отново се напрягат и растението приема предишната си форма.

Осмозата също е една от причините за издигането на вода по стеблото на растението, растежа на клетките и много други явления..

Първите точни измервания на осмотичното налягане от Pfeifer доведоха до установяването на следните две позиции:

1. Осмотичното налягане на разтвора е право пропорционално на концентрацията на разтвореното вещество.

2. Осмотичното налягане е пропорционално на абсолютната температура на разтвора.

През 1886 г. холандският физик-химик Вант Хоф за пръв път обърна внимание на пълната аналогия между тези разпоредби и газовите закони на Бойл-Марио и Гей-Люсак. Използвайки числените данни, получени чрез измерване на осмотичното налягане, той показа, че стойността на осмотичното налягане за разредени разтвори може да бъде изразена чрез уравнение, което е напълно подобно на уравнението на състоянието за газ

PV = RT

където P е осмотичното налягане, а V е обемът на разтвора, съдържащ 1 грам молекула на разтвореното вещество. Оказва се, че константата R има същата числена стойност като в уравнението на състоянието на газа

От това следва, че законът на Avogadro се прилага и за разредени разтвори. Всъщност опитът показва, че еквимолекулните (т.е. съдържащи еднакъв брой молекули в 1 литър) разтвори на различни вещества при една и съща температура имат еднакво осмотично налягане. По-специално, разтворите, съдържащи 1 грам молекула разтворено вещество в 22,4 литра, имат осмотично налягане от 1 атм при 0 °.

Разтворите, които имат еднакво осмотично налягане, се наричат ​​изотонични.

По този начин осмотичното налягане, подобно на налягането на газ, при постоянен обем и постоянна температура зависи само от броя на молекулите на разтвореното вещество, но не зависи от естеството на разтвореното вещество или от естеството на разтворителя.

Ако заменим молекулния обем V в предишното уравнение с концентрацията C, изразена в молове на 1 литър (V = 1 / C), тогава ще получим по-удобен израз за изчисляване на осмотичното налягане:

Дълбоката аналогия между газовете и разтворите е ясно изразена в следното твърдение, наречено закона на Вант Хоф:

Осмотичното налягане на разтвора е равно на налягането, което разтвореното вещество би произвело, ако е в газообразно състояние при същата температура и заема обем, равен на обема на разтвора.

Този закон изразява същността на теорията за решенията на Van't Hoff. Необходимо е обаче да се подчертае, че въпреки пълната аналогия на числените зависимости, механизмите на газовото и осмотичното налягане са напълно различни..

Якоб Хайнрих Вант Хоф (Jacobus Henricus Van't Hoff) - един от основателите на съвременната физическа химия, е роден в Ротердам (Холандия) на 30 август 1852 г. След завършване на техникум в Делфт, след това учи химия в университетите в Бон, Париж и Утрехт. През 1874 г. той докторат по математика и натурфилософия от университета в Утрехт.

От 1896 г. до края на живота си, Вант Хоф работи върху солевите равновесия в разтвори.

Ван'т Хоф е член-кореспондент на Академията на науките в Санкт Петербург и от 1898 г. почетен член на Московското общество на натуралистите.

Законът на Вант Хоф е валиден само за разредени разтвори. В концентрирани разтвори се наблюдават значителни отклонения от него. Още по-големи отклонения ^ се срещат във водни разтвори на електролити - вещества, които провеждат ток във воден разтвор, което ще бъде разгледано подробно в следващата глава..

Якоб Хайнрих Ван'т Хоф (1852-1911)

Поради връзката между моларната концентрация на разтвора и неговото осмотично налягане е възможно от величината на осмотичното налягане да се изчислят молекулните тегла на много вещества, които не се превръщат в газообразно състояние, но лесно се разтварят в един или друг разтворител. Напротив, знаейки моларната концентрация на разтвор, можете да изчислите осмотичното му налягане. При изчисляването е полезно да се има предвид, че осмотичното налягане на разтвор, съдържащ 1 mol разтворено вещество в литър, може да се приеме за равно на 22,4 atm (въпреки че всъщност при тази концентрация на разтвор е малко по-високо).

Пример. Изчислете осмотичното налягане на разтвор, съдържащ 9 g глюкоза на литър.

Молекулното тегло на глюкозата е 180; следователно 9 g е 0,05 mol. Тъй като осмотичното налягане е пропорционално на количеството на разтвореното вещество, необходимото осмотично налягане (x) се намира от пропорцията:

22,4: x = 1: 0,05

х = 22,4 х 0,05 = 1,12 сутринта

Директното измерване на осмотичното налягане е доста трудно, но това не е спешна нужда. Както показа Van't Hoff, осмотичното налягане е тясно свързано с някои други свойства на разредените разтвори, които са относително лесни за измерване, а именно с намаляване на налягането на парите, намаляване на точката на замръзване и увеличаване на точката на кипене. След като се определи някоя от тези стойности, е възможно да се изчисли осмотичното налягане на разтвора от него. Тъй като всички тези стойности, като осмотичното налягане, се променят пропорционално на броя на частиците на разтвореното вещество, те също могат да се използват за определяне на молекулното тегло на разтворените вещества..

Четете статия за осмотичния натиск

Осмотичното налягане

Дифузно налягане, термодинамичен параметър, характеризиращ тенденцията на разтвора да намалява концентрацията при контакт с чист разтворител поради контрадифузия на молекули на разтворено вещество и разтворител. Ако разтворът е отделен от чистия разтворител чрез полупропусклива мембрана, тогава е възможна само едностранна дифузия - осмотична абсорбция на разтворителя през мембраната в разтвора. В този случай O. d. Става достъпен за директно измерване със стойност, равна на свръхналягането, приложено от страната на разтвора при осмотично равновесие (вж. Осмоза). O. d. Това се дължи на намаляване на химичния потенциал на разтворителя в присъствието на разтворено вещество. Тенденцията на една система да изравнява химичните потенциали във всички части на своя обем и да премине в състояние с по-ниско ниво на свободна енергия (вж. Свободна енергия) предизвиква осмотичен (дифузионен) пренос на материя. О. г. В идеални и изключително разредени разтвори не зависи от естеството на разтворителя и разтворените вещества; при постоянна температура се определя само от броя на "кинетичните елементи" - йони, молекули, асоциирани или колоидни частици - на единица обем от разтвора. W. Pfeffer (1877) прави първите измервания на органични вещества, когато изследва водни разтвори на тръстикова захар. Неговите данни позволяват на J. Kh.Van't Hoff да установи (1887) зависимостта на концентрацията на разтвореното вещество от концентрацията на разтвореното вещество, която съвпада по форма със закона на Бойл - Марио за идеалните газове. Оказа се, че O.D. (p) е числено равно на налягането, което разтвореното вещество би оказало, ако е в състояние на идеален газ при дадена температура и заема обем, равен на обема на разтвора. За много разредени разтвори на недисоцииращи вещества намерената закономерност се описва с достатъчна точност чрез уравнението: πV = nRT, където n е броят на моловете на разтвореното вещество в обема на разтвора V; R е универсалната газова константа; T е абсолютната температура. В случай на дисоциация на вещество в разтвор в йони, в дясната част на уравнението се въвежда фактор i> 1, коефициентът на Van't Hoff; с асоциацията на разтворено вещество i

O. d. Измерва се с помощта на специални устройства - осмометри. Прави се разлика между статични и динамични методи за измерване. Първият метод се основава на определяне на излишното хидростатично налягане по височината на течната колона Н в осмометровата тръба (фиг.) След установяването на осмотично равновесие с равни външни налягания pA и стрБ. в камерите A и B. Вторият метод се свежда до измерване на скоростите v на засмукване и изтласкване на разтворителя от осмотичната клетка при различни стойности на свръхналягането Δp = pA - RБ. с последваща интерполация на получените данни до ν = 0 при Δp = π. Много осмометри ви позволяват да използвате и двата метода. Една от основните трудности при измерването на O.D. е правилният избор на полупропускливи мембрани. Обикновено се използват филми от целофан, естествени и синтетични полимери, порести керамични и стъклени прегради. Учението за методите и техниките за измерване на O.D. се наричат ​​осмометрия. Основното приложение на осмометрията е определянето на молекулното тегло (М) на полимерите. М стойностите се изчисляват от съотношението, където c е концентрацията на полимера в тегло; A - коефициент в зависимост от структурата на макромолекулата.

О. г. Може да достигне значителни стойности. Например, 4% разтвор на захар при стайна температура има O.D около 0,3 MN / m 2, а 53% разтвор има около 10 MN / m 2; Г. морска вода около 0,27 Mn / m 2.

О. г. В клетките на животните, растенията, микроорганизмите и в биологичните течности зависи концентрацията на вещества, разтворени в течните им среди. Солевият състав на биологичните течности и клетки, типичен за организмите от всеки вид, се поддържа от селективната пропускливост на биологичните мембрани (вж. Пропускливост на биологичните мембрани) за различни соли и чрез активен транспорт на йони. Относителното постоянство на O. d. Се осигурява чрез водно-солевия обмен (вж. Водно-солевия обмен), т.е. чрез абсорбцията, разпределението, консумацията и отделянето на вода и соли (вж. Екскреция, отделителна система, осморегулация). При т.нар. хиперосмотичните организми от вътрешни О. са повече от външни, при хипоосмотичните организми - по-малко от външни; в изоосмотичен (пойкилоосмотичен) вътрешният O.D е равен на външния. В първия случай ноните се абсорбират активно от тялото и се задържат в него, а водата постъпва през биологичното. мембрани пасивно, в съответствие с осмотичния градиент. Хиперосмотичната регулация е характерна за сладководните организми, мор. хрущялни риби (акули, лъчи) и всички растения. Организмите с хипоосмотична регулация имат устройства за активно освобождаване на соли. При телеостните риби преобладаващите в океанските води Na + и Cl - йони се отделят през хрилете, в морските влечуги (змии и костенурки) и при птиците - чрез специални солни жлези, разположени в областта на главата. Йони Mg 2+, SO4 2-, в тези организми се екскретира през бъбреците. О. г. В хипер- и хипоосмотични организми могат да бъдат създадени както за сметка на йони, преобладаващи във външната среда, така и на метаболитни продукти. Например при риби и скатове на акули 60% от D. се създава за сметка на урея и триметиламоний; в кръвната плазма на бозайниците - главно поради Na + и Cl - йони; в ларви на насекоми - поради разнообразие от метаболити с ниско молекулно тегло. В морските едноклетъчни организми, бодлокожи, главоноги, миксини и други изоосмотични организми, при които O.D. се определя от O. D. на външната среда и е равен на нея, няма механизми за осморегулация (с изключение на клетъчните).

Диапазонът на средните стойности на O. d. В клетките на организмите, които не са в състояние да поддържат осмотична хомеостаза, е доста широк и зависи от вида и възрастта на организма, вида на клетките и O. d. От околната среда. При оптимални условия добивът на клетъчен сок от сухоземните органи на блатните растения варира от 2 до 16 атм; при степните растения от 8 до 40 атм. В различни растителни клетки O. d. Може да се различава рязко (например при мангровите O. клетъчният сок е около 60 at, а O. в съдовете на ксилема не надвишава 1 - 2 at). При хомойосмотичните организми, т.е. тези, способни да поддържат относителната постоянност на средното количество, средната стойност и диапазонът на колебанията в средното количество са различни (земни червеи - 3,6-4,8 атм, сладководни риби - 6,0-6,6, океански телеости - 7,8-8,5, акули - 22,3-23,2, бозайници - 6,6-8,0 ат). При бозайниците О. от повечето биологични течности е равна на О. на кръвта (с изключение на течности, отделяни от някои жлези - слюнка, пот, урина и др.). O. d., Създаден в животински клетки от високомолекулни съединения (протеини, полизахариди и др.), Е незначителен, но играе важна роля в метаболизма (вж. Онкотично налягане).

Ю. В. Наточин, В. В. Кабанов.

Лит.: Melvin-Hughes E.A., Physical chemistry, trans. от английски, кн. 1-2, М., 1962; Курс по физическа химия, изд. Я. И. Герасимов, т. 1-2, М. - Л., 1963-1966; Pasynsky A.G., Колоидна химия, 3-то издание, М., 1968: Prosser L., Brown F., Сравнителна физиология на животните, прев. от английски, М., 1967; Грифин Д., Новик Ел., Жив организъм, прев. от английски, 1973; П. Нобел, Физиология на растителната клетка (физикохимичен подход), прев. от английски, М., 1973.

Схематична диаграма на осмометъра: A - камера за разтвор; B - камера с разтворител; М - мембрана. Нива на течности в тръбите при осмотично равновесие: a и b - при условия на еднакво външно налягане в камерите A и B, когато ρИ = ρБ., докато Н е колона с течност, която балансира осмотичното налягане; b - при условия на неравенство на външния натиск, когато ρИ - ρБ. = π.

Всичко, което бихте искали да знаете за осмотичното водно налягане

Изразът „осмотично налягане“ може да се види в различна научна литература, учебници по физика или химия. За него често се говори при споменаване на разтвори на различни вещества, концентрация.

Какво означава това определение? Това, което определя осмотичното налягане на водата - за това става въпрос в тази статия..

Какво е?

Осмотичното налягане е количеството, с което процесът на осмоза завършва. Осмозата от своя страна е преходът на молекули вещества от един разтвор в друг.

Те обикновено преминават от по-малко концентрирани, с малко вещество, към по-концентрирани. Движението става през тънка стена - мембрана.

Прост пример:

  1. Вземете съд с тънки стени, стесняващ се нагоре към тръба с малък диаметър.
  2. Напълнете го със смес от вода и захар.
  3. Поставен в друг съд, напълнен с вода.
  4. Ще има постепенно увеличаване на сместа, запълване на вертикалната тръба. Това се дължи на явлението осмоза: частиците започват да "прегазват" през тънка стена.
  5. Колкото по-високо се издига сместа по вертикалната тръба, толкова по-голямо налягане ще се създаде.

Когато достигне определена точка, процесът на осмоза ще спре. Това е осмотично налягане..

Как и кога е отворена?

Това явление е открито и описано за първи път през 1748г. Това беше направено от френския физик Жан-Антоан Ноле.

Неговият експеримент изглеждаше така:

  1. Контейнерът беше напълнен с етанол и покрит с тънък еластичен филм.
  2. Съдът беше спуснат в друг, предварително напълнен с вода.
  3. След известно време тънкият филм започва да набъбва и да се надува. Това означава, че е започнал процесът на преход на молекули от един съд в друг..
  4. Те се опитват да разменят съдовете: поставят вода в етанол. Картината е точно обратната: тънък филм започва да тече навътре.

От какво зависи параметърът?

Друг учен Вант Хоф от Холандия през 1886 г. разкрива зависимостта на осмотичното налягане от някои параметри.

Според неговите изследвания стойността зависи от:

  • съдържание на частици материя;
  • от температурата.

В този случай параметърът не зависи от произхода на веществото и течността.

Вант Хоф описа получените изводи чрез уравнението: π = RCT. Той описва зависимостта на осмотичното налягане от температурата и съдържанието на частици от веществото.

Оказва се, че за появата на осмотично налягане е необходимо наличието на две смеси с различни концентрации, както и полупропусклив филм - мембрана.

Как се измерва?

Измерванията в лабораторни условия се извършват с помощта на специално устройство - осмометър. В този случай определянето се извършва по два метода:

Как върви измерването?Статичен методДинамичен метод
Измерванията се извършват, когато сместа достигне равновесие: частиците спират да се движат.Въз основа на измерването на скоростта на движение на молекулите през подвижна мембрана.
Как се определя осмотичното налягане??Определя се от височината на колоната с разтвор в устройството - осмометър.Изчислено математически от стойностите, получени от устройството.
Отличителна чертаОсновни недостатъци: трудност при идентифициране на момента на равновесие, големи времеви разходи.Основни предимства: ниска консумация на време, висока точност на резултата.

Единственото важно условие за експеримента е правилният избор на мембраната.

В лабораторни условия най-често се използват следните:

  • целофанов филм;
  • полимери от синтетичен или естествен произход;
  • прегради от керамика или стъкло;
  • растителни мембрани.

Стойност

Осмотичното налягане играе важна роля в естествената среда и човешкия живот:

  1. Доставя влага към стволовете на растенията.
  2. Запълва човешките клетки с вода. Както знаете, тялото се състои най-вече от него..
  3. Извършва движението на различни течности в тялото.
  4. Използва се в различни индустрии и в индустрията.
  5. Разтворите, създадени въз основа на този метод, се използват в медицината. Те се прилагат интравенозно по време на рехабилитационния период на пациенти след операция, както и за дезинфекция на рани, дезинфекция.

Приложение на знанията за обратна осмоза на практика

Описаните по-горе разпоредби са в основата на друго явление - обратна осмоза: подвижна преграда, подобно на сито, позволява молекули с определен размер.

Оказва се, че разтвори с определена концентрация са в състояние да "преминат" през дяла, но големите частици не са.

Това явление намери приложение в различни области:

  • за филтриране на вода, получаване на прясно от сол;
  • за производството на различни течности, използвани в производството и промишлеността;
  • за пречистване на резервоари.

Полезно видео

Какво е осмоза и осмотично налягане, видеото ще ви каже:

Заключение

По този начин знанията за дефиницията на осмозата и нейните закони могат да бъдат полезни в много области на човешкия живот, по-специално - в медицината, индустрията, биологията.

Осмотично налягане в клетката

ОСМОТИЧНО НАЛЯГАНЕ - ОСМОТИЧНО НАЛЯГАНЕ, налягането, упражнявано от молекулите на разтвореното вещество върху полупропускливите стени на съд ^ Теория на О. г. Ако чистата вода и всеки разтвор са разделени от преграда, която задържа разтворените молекули, пропускайки...... Голяма медицинска енциклопедия

ОСМОТИЧНО НАЛЯГАНЕ - (обозначение P), натискът, упражняван от разтворено вещество чрез движението на неговите молекули. В разреден разтвор налягането се променя с концентрация и температура, сякаш разтворът е газ, заемащ същия обем. Той...... Научно-технически енциклопедичен речник

ОСМОТНО НАЛЯГАНЕ - (дифузно налягане), термодинамично. параметър, характеризиращ тенденцията на р р да намалява концентрацията при контакт с чист разтворител поради контрадифузия на молекули разтворител и разтворени във вода. Ако p p е отделено от...... Физическа енциклопедия

ОСМОТНО НАЛЯГАНЕ - прекомерно външно налягане, което трябва да се приложи към разтвора, за да се противопостави на навлизането на разтворителя в него през полупропускливата мембрана, разделяща ги. По големината на O. d. Разграничават се: изотонични или изоосмотични разтвори,...... Биологичен енциклопедичен речник

осмотично налягане - излишно налягане, което трябва да се приложи към концентриран разтвор, така че разтворителят да не попадне в него от по-малко концентриран разтвор. Разтворите трябва да бъдат разделени от мембрана, непропусклива за разтвореното вещество. (Източник:...... Речник на микробиологията

осмотично налягане - Натискът, упражняван от разтвор върху полупропусклива мембрана [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Теми в биотехнологиите EN осмотично налягане... Ръководство за технически преводач

ОСМОТНО НАЛЯГАНЕ - излишното хидростатично налягане от страната на разтвора, предотвратяващо проникването на разтворителя от по-малко концентриран разтвор в по-концентриран разтвор през тънка пореста преграда (мембрана), разделяща тези два разтвора, не...... Голяма политехническа енциклопедия

осмотичното налягане е параметър на системата, който е числено равен на силата на единица повърхност на полупропусклива мембрана, която трябва да се приложи, за да се предотврати проникването на молекули разтворител в разтвора. Обща химия: учебник / А. В. Жолнин [1]... Химически термини

Осмотичното налягане е дифузно налягане, термодинамичен параметър, който характеризира тенденцията на разтвора да намалява концентрацията, когато влезе в контакт с чист разтворител поради контрадифузията на молекулите на разтвореното вещество и разтворителя. Ако...... Велика съветска енциклопедия

осмотично налягане - осмотично налягане осмотично налягане Прекомерно външно налягане, което трябва да се приложи от страната на разтвора, за да се спре процесът на дифузия, тоест да се създадат условия за осмотично равновесие. Прекомерен натиск върху...... Обяснителен англо-руски речник на нанотехнологиите. - М.

Какво е осмотичното налягане на водата

Феноменът на осмотичното налягане във водата е открит и описан още през 1748 г. от френския експериментален физик Жан-Антоан Ноле.

Провеждайки експеримента си, Ноле напълни съда с етанол и, покривайки го с плътна мембрана, го спусна в съд с чиста вода. Под действието на физически сили водата влезе в съда с концентрирана течност и създаде там налягане, под действието на което съдът се надува. В хода на експеримента му бяха достатъчни пет часа, за да се увеличи обемът в съда и мембраната да се надуе. Тогава той реши да проведе обратния експеримент и напълни колбата с вода, като я постави в съд с алкохол. Обемът в колбата започна да намалява и мембраната започна да се навежда надолу.

Ноле обясни това явление като селективен трансфер на молекули през мембраната: когато течност с по-ниска плътност лесно преминава през мембранните стени, втората, концентрирана, не може да дифузира.

По-късно беше доказано, че ако налягането се прилага върху концентриран разтвор, тогава прехвърлянето на молекули разтворител може да се забави или спре в зависимост от налягането. Най-малкото налягане, с изключение на налягането на самия разтворител, което трябва да се приложи към разтвора, за да се предотврати движението на молекулите на чистото вещество през мембраната, се нарича "соматично" и процесът на произволен преход на молекулите на разтворителя започва да се нарича "осмоза".

Какво определя осмотичното налягане на водата

Важно условие за осмозата е наличието на полупропусклива мембрана, т.е. такъв материал, чиито пори ще бъдат с достатъчен размер, за да преминат свободно молекулите на разтворителя и да поддържат разтворените частици в разтвор.

Осмотичното налягане на водата зависи от два основни фактора:

  • концентрация на разтвора;
  • температура.

Това се обяснява с уравнението на Van't Hoff. Осмотичното налягане на водата е: π = RCT,

където R е универсалната газова константа,

С - концентрация на веществото,

Ученият открил, че осмотичното налягане на течните разтвори се подчинява на същите закони като налягането на газовите системи. Използвайки това уравнение, се определя стойността на налягането.

Това не зависи от състава на разтвореното вещество, следователно осмотичното налягане се счита за колигативно свойство на разтвора, тоест поради спонтанното движение на молекулите, техния брой, а не състава.

За осмотичното налягане на водата в системата са необходими два критерия:

  • наличието на полупропусклива мембрана;
  • намиране на две решения с различни концентрации от двете страни на преградата.

Как да определим осмотичното налягане на водата

На практика стойността на осмотичното налягане на водата се определя с помощта на специално устройство - осмометър. Така измерванията могат да се извършват по статичен начин и динамично.

При статичния метод измерването се извършва само след установяване на равновесие в системата: разтвор - мембрана - разтворител. По най-простия начин стойността се определя от височината на колоната с течност в тръбата на осмометъра. Недостатъците му включват трудността при определяне на момента на равновесие и значителни времеви разходи.

Динамичният метод за определяне на осмотичното налягане на водата ви позволява бързо и точно да получите резултата. Той се основава на определяне на обемния дебит и изстискване на молекули разтворител през мембрани с различно налягане в клетката, последвано от изчисляване на междинни стойности сред резултатите.

Много инструменти позволяват да се изчислят и двата метода. Единственото важно условие за измерване е правилният избор на полупропускливата мембрана. На практика най-често се използват следните:

  • целофанови филми;
  • естествени и синтетични полимери;
  • порести керамични и стъклени прегради;
  • мембрани от растителен и животински произход.

Ролята на осмотичното налягане на водата за живите организми

Осмозата е от голямо значение за околната среда и човешките дейности. Например, той участва в преноса на течност в стволовете на високи дървета, в запълването на клетките и междуклетъчните структури на живите организми с вода. Човешките биологични течности - тъканни течности, кръв, лимфа също се поддават на законите на осмотичното налягане. В лабораторни условия се използва за изследване на характеристиките на новополучените полимерни вещества, а в индустрията се използва за пречистване на водата от минерали чрез обратна осмоза..

Осмозата играе също толкова важна роля в екологията на водните тела. Когато концентрацията на соли във водата се промени, жителите могат да умрат, например, ако поставите сладководно животно в морска вода, то скоро ще загуби една пета от теглото си и ако морски обитател бъде прехвърлен в сладка вода, тогава поради дифузия на молекули, нивото на вътреклетъчното течности, клетките на органите му ще набъбнат и ще се спукат.

Осмотично налягане на морската вода

Осмотичното налягане на морската вода е приблизително 25 бара, което е значително по-високо от осмотичното налягане на прясна вода. Следователно процесът на обезсоляване на морската вода чрез обратна осмоза протича при значително по-високи налягания (40-60 бара). Естествено, за различните морета и океани стойността на осмотичното налягане ще се различава поради различните концентрации на соли.

Къде се прилага осмотичното водно налягане?

Познаването и правилното прилагане на законите за осмотичното налягане на водата е от съществено значение в медицината, биологията, енергетиката и индустрията. На тях се основават много физически и биологични процеси, процеси на получаване на вещества, както и методи за пречистване на водата..

Осмотичен натиск в природата и човешкия живот

Съдържанието на статията

  • Осмотичен натиск в природата и човешкия живот
  • Как човек използва вода
  • Защо ти трябва физика

Какво е осмотично налягане

Под осмотично налягане се разбира хидростатичното налягане, което действа върху разтворите. В този случай самите течности трябва да бъдат разделени от полупропусклива мембрана. При такива условия процесите на дифузионно разтваряне не протичат през мембраната..

Полупропускливите мембрани са тези, чиято пропускливост е висока само за определени вещества. Пример за полупропусклива мембрана е филм, който прилепва към вътрешността на яйчената черупка. Той задържа молекулите на захарта, но не пречи на движението на водните молекули.

Целта на осмотичното налягане е да създаде баланс между концентрациите на двата разтвора. Молекулярната дифузия между разтворителя и разтвореното вещество се превръща в средство за постигане на тази цел. В записите този тип налягане обикновено се обозначава с буквата "pi".

Явлението осмоза се случва в онези среди, където подвижните свойства на разтворителя надвишават тези на разтворените вещества.

Свойства на осмотичното налягане

Осмотичното налягане се характеризира със свойството тоничност, което се счита за неговата градиентна мярка. Говорим за потенциалната разлика между двойка разтвори, които са разделени един от друг с полупропусклива мембрана.

Вещество, което в сравнение с друго решение има по-значителен показател за осмотично налягане, се нарича хипертоничен разтвор. Хипотоничният разтвор има ниско осмотично налягане. Поставете подобен разтвор в затворено пространство (например в кръвна клетка) и ще видите как осмотичното налягане ще разруши клетъчната мембрана.

Когато лекарствата се инжектират в кръвта, те първоначално се смесват с изотоничен разтвор. За да бъде балансирано осмотичното налягане на клетъчната течност, натриевият хлорид в разтвора трябва да се съдържа в определено съотношение. Ако лекарствата се произвеждат с вода, осмотичното налягане ще унищожи кръвните клетки. Когато се създават разтвори с висока концентрация на вещества, водата ще бъде принудена да напусне клетките - в резултат те ще започнат да се свиват.

За разлика от животинските клетки, в растителните клетки под действието на натиск съдържанието им се отделя от мембраната. Това явление се нарича плазмолиза..

Връзка между разтвора и осмотичното налягане

Химичната природа на веществата, съдържащи се в разтвора, не влияе върху величината на осмотичното налягане. Този показател се определя от количеството вещество в разтвора. Осмотичното налягане ще започне да се увеличава с увеличаване на разтвора на активни вещества.

Така нареченото онкотично осмотично налягане зависи от количеството протеини, съдържащи се в разтвора. При продължително гладуване или бъбречно заболяване нивото на протеинова концентрация в организма намалява. Водата от тъканите отива в съдовете.

Условието за създаване на осмотично налягане е наличието на полупропусклива мембрана и наличието на разтвори от двете й страни. Освен това концентрацията им трябва да е различна. Клетъчната мембрана е способна да пропуска частици с определен размер: например водна молекула може да премине през нея.

Ако използвате специални материали с възможност за отделяне, можете да отделите компонентите на смесите един от друг.

Стойността на осмотичното налягане за биологичните системи

Ако биологичната структура съдържа полупропусклива преграда (тъканна или клетъчна мембрана), тогава непрекъснатата осмоза ще създаде прекомерно хидростатично налягане. Става възможна хемолиза, при която клетъчната мембрана се разкъсва. Обратният процес се наблюдава, ако клетката се постави в концентриран солев разтвор: съдържащата се в клетката вода прониква през мембраната във физиологичен разтвор. Резултатът ще бъде свиване на клетката, тя губи стабилно състояние..

Тъй като мембраната е пропусклива само за частици с определен размер, тя може да пропуска селективно вещества. Да предположим, че водата преминава свободно през мембраната, докато молекулите на етилов алкохол не могат да направят това..

Примери за най-простите мембрани, през които водата преминава, но много други вещества, разтворени във вода, не преминават, са:

  • пергамент;
  • Кожа;
  • специфични тъкани от растителен и животински произход.

Механизмът на осмозата се определя при животинските организми от естеството на самите мембрани. Понякога мембраната функционира според принципа на ситото: тя задържа големи частици и не пречи на движението на малките. В други случаи молекулите само на определени вещества могат да преминат през мембраната..

Осмозата и свързаният с нея натиск играят изключително важна роля в развитието и функционирането на биологичните системи. Постоянното пренасяне на водата в клетъчните структури осигурява еластичност и здравина на тъканите. Разликите в пропускливостта на тъканите за вода са пряко свързани с процесите на усвояване на храната и метаболизма..

Осмотичното налягане е механизмът, чрез който хранителните вещества се доставят до клетките. При високите дървета биологично активните елементи се издигат на височина от няколко десетки метра поради осмотичното налягане. Максималната височина на растението в сухоземни условия се определя, наред с други неща, от показатели, характеризиращи осмотичното налягане.

Влагата на почвата, заедно с хранителни вещества, се доставя на растенията чрез осмотични и капилярни явления. Осмотичното налягане в растенията може да достигне 1,5 MPa. Корените на растенията имат показания за по-ниско налягане. Повишаването на осмотичното налягане от корените до листата е изключително важно за движението на сока през растението..

Осмозата регулира потока на водата в клетките и междуклетъчните структури. Поради осмотичното налягане се запазва добре дефинирана форма на органите.

Човешките биологични течности са водни разтвори на нискомолекулни и високомолекулни съединения, полизахариди, протеини, нуклеинови киселини. Осмотичното налягане в системата се определя от комбинираното действие на тези компоненти.

Телесните течности включват:

  • лимфа;
  • кръв;
  • тъканни течности.

За медицински процедури трябва да се използват разтвори, които съдържат същите компоненти, които са включени в кръвта. И в същите количества. Разтвори от този тип се използват широко в хирургията. Въпреки това, само изотонични разтвори могат да се инжектират в кръвта на хора или животни в значителни количества, т.е. тези, които са достигнали равновесие.

При 37 градуса по Целзий осмотичното налягане на човешката кръв е приблизително 780 kPa, което съответства на 7,7 atm. Допустимите и безвредни колебания в осмотичното налягане са незначителни и дори в случай на тежка патология не надвишават определени минимални стойности. Това се обяснява с факта, че човешкото тяло се характеризира с хомеостаза - постоянството на физичните и химичните показатели, които влияят върху жизнените функции.

Осмозата се използва широко в медицинската практика. Хипертоничните превръзки се използват успешно в хирургията от дълго време. Марлята, напоена с хипертоничен разтвор, помага да се справите с гнойни рани. В съответствие със закона за осмозата, течността от раната е насочена навън. В резултат на това раната постоянно се изчиства от продукти на разпад..

Бъбреците на хората и животните са добър пример за „осмотично устройство“. Метаболитните продукти влизат в този орган от кръвта. Чрез осмоза водата и малките йони проникват в урината от бъбреците, които се връщат през мембраната в кръвта.


Следваща Статия
Плаки в съдовете на шийните прешлени: как да се отървете?