Осмос, осмотическое давление

Осмос – самопроизвольная односторонняя диффузия растворителя через полупроницаемую перегородку в сторону выравнивания концентраций.

Иногда бывает двусторонняя диффузия: молекулы растворителя и растворённого вещества движутся в противоположных направлениях, но такое явление встречается реже. Можно выделить два вида полупроницаемых перегородок (мембран):

1) природные – стенки клеток, оболочки глаза, плавательный пузырь рыб;

2) искусственные – целлофан.

Выравнивание концентрации – это процесс самопроизвольный; термодинамически разрешённый: S > 0, G < 0.

1877 г. Пфеффер установил для идеальных растворов, что Р_осм. прямопропорционально:

а) концентрации растворённого вещества;

б) абсолютной температуре.

1887 г. Вант-Гофф вывел закон: осмотическое давление раствора равно тому давлению, которое производило бы при данной температуре вещество, будучи в газообразном состоянии и занимая объём, равный объёму раствора.

Р_осм. = 1000 CRT,

где Р_осм. в Па;

R – универсальная газовая постоянная;

Т – температура, град. К;

С – моль/л.

или

Р_осм.= CRT, где Р_осм. в кПа.

Если учесть, что

,

то тогда

или .

Этот закон выполняется для растворов неэлектролитов малых концентраций.

Пример: Найти молекулярную массу неэлектролита, если в 5 л раствора содержится 2,5 г вещества при температуре 20°С и Р_осм. = 2,3×10⁴ Па.

; Т = 273 + t° = 293 К.

(г/моль).

Изотонические растворы – растворы с одинаковым осмотическим давлением:

а) природные – кровь, лимфа, морская вода;

б) искусственные – физиологический раствор (0,9% NaCl), раствор глюкозы (5%).

Гипертонические растворы – растворы с высоким Р_осм. (10% NaCl).

Гипотонические растворы – растворы с низким Р_осм.

Тургор – осмотическое давление клеточного содержимого. Оно уравновешено эластичным напряжением клеточных стенок: Р_осм. внутри клетки больше Р_осм. во внеклеточной жидкости.

Плазмолиз – явление, связанное с погружением клетки в гипертонический раствор: клетка сморщивается, т.к. вода выходит из клетки.

Деплазмолиз - клетка в гипотоническом растворе: она разбухает, т.к. молекулы воды через мембрану идут внутрь клетки.

Пример: Осмотическое давление крови в норме 7,4 – 7,8 атмосферы (С » 0,3 моль/л). Снижение концентрации веществ в плазме крови ведёт к понижению Р_осм. до 3,6 – 4 атм, что в свою очередь приводит к гемолизу. Полный гемолиз наступает при Р_осм. = 3 атм: клетки начинают лопаться.