Definisi osmosis
Osmosis adalah laluan spontan pelarut (yang dalam sistem air biasanya air), dari larutan di mana larut lebih dicairkan dengan yang lebih pekat; pergerakan ini - yang berlaku melalui membran semipermeable - berterusan sehingga keadaan keseimbangan dicapai, di mana kedua-dua penyelesaian memperoleh dan mengekalkan kepekatan yang sama.
Contoh praktikal
Untuk lebih jelas konsep osmosis, marilah kita bayangkan mempunyai sebuah kapal yang dibahagikan kepada dua bahagian isipadu yang sama (A dan B) dari membran semipermeable (iaitu, hanya boleh ditapis kepada pelarut - dalam kes ini air - dan bukannya larut). Dalam petak A terdapat penyelesaian berair di mana satu sudu glukosa dibubarkan, manakala di bahagian B kita mempunyai larutan akueus isipadu yang sama di mana tiga sudu glukosa dibubarkan (oleh itu lebih pekat). Perbezaan ini mencipta kecerunan tumpuan untuk glukosa di sisi membran dan, kerana gula ini tidak boleh melaluinya, baki dicapai dengan laluan air dari petak A (di mana glukosa paling cair) ke petak B (di mana ia adalah paling banyak). Jika anda lebih suka, ia juga boleh dikatakan bahawa air melewati osmosis daripada penyelesaian yang mana ia lebih pekat (A) kepada yang mana ia kurang tertumpu (B).
Berikutan aliran ini, paras air di B meningkat dan berkurangan dalam A, mewujudkan perbezaan tertentu di antara kedua-dua. Fenomena ini berakhir apabila kedua-dua penyelesaian mencapai kepekatan yang sama, kemudian tetap tetap.
Penyelesaian hipotonik, isotonik dan hipertonik
Mengambil dua penyelesaian dengan kepekatan molar yang berlainan (bilangan zarah yang berbeza yang dibubarkan di dalamnya), penyelesaian dengan konsentrasi molar dan hipertonik yang paling rendah ditakrifkan sebagai hipotonik. Dua penyelesaian sebaliknya adalah isotonik (atau equimolar) apabila mereka mempunyai kepekatan yang sama.
Dalam contoh yang diberikan, penyelesaian B adalah hipertonik (oleh itu ia mengandungi lebih banyak larut) daripada yang lain (hipotonik yang ditentukan); oleh itu, di bawah keadaan biasa, pelarut bergerak oleh osmosis dari hipotonik ke larutan hipertonik. Kami bercakap tentang keadaan standard kerana, dengan bermain dengan undang-undang fizik, adalah mungkin untuk membalikkan konsep osmosis dan memihak kepada laluan pelarut dari kepekatan yang paling cair kepada yang paling pekat (osmosis terbalik).
Tekanan osmosis dan osmosis terbalik
Seperti yang dinyatakan setakat ini, aliran bersih pelarut - yang dihasilkan oleh osmosis - berterusan sehingga dua penyelesaian telah mencapai kepekatan yang sama. Nah, pergerakan ini boleh ditangguhkan, dihentikan, atau diterbalikkan dengan menggunakan tekanan ke petak dengan tumpuan tertinggi.
Dalam contoh terdahulu, cukup untuk meletakkan omboh di petak B (yang kita ingat mempunyai kepekatan yang lebih tinggi), dan menolaknya ke bawah dengan kekuatan tertentu, untuk memihak kepada laluan air ke arah A; dalam kes ini kita bercakap tentang osmosis terbalik.
Tekanan osmotik adalah tekanan yang sama sekali bertentangan dengan laluan pelarut melalui membran semipermeable; akibatnya ia adalah tekanan yang diperlukan untuk melawan osmosis.
Menurut apa yang telah dikatakan setakat ini, dua penyelesaian isotonik mempunyai tekanan osmotik yang sama; untuk menggariskan, oleh itu, bahawa tekanan osmotik bergantung semata-mata kepada bilangan zarah yang hadir dalam larutan dan bukan sifat mereka.
Osmosis dan badan manusia
Membran plasma yang mengelilingi sel-sel badan manusia, sebenarnya, adalah membran separuh telap, yang membenarkan laluan langsung, melalui osmosis, molekul kecil (seperti air dan urea), tetapi bukannya dengan berat molekul yang lebih besar (seperti protein, asid amino dan gula). Oleh itu, baki osmotik dalam cairan tubuh adalah penting untuk menjamin sel-sel yang paling sesuai untuk hidup.
Jika kita mengambil sel seperti sel darah merah dan menenggelamkannya dalam penyelesaian hipotonik, ini - oleh osmosis - mengalami bengkak (diberikan oleh kemasukan air), yang bahkan boleh membuatnya meletup. Sebaliknya, jika tenggelam dalam larutan hipertonik, sel mengalami, kerana laluan air ke arah luar, dehidrasi teruk yang menjadikannya kedutan. Mujurlah, dalam organisma manusia, sel-sel dibenamkan dalam larutan isotonik dengan persekitaran dalamannya, dan pelbagai sistem wujud untuk mengekalkan cecair-cecair ini dalam keseimbangan osmosis.
Tekanan osmotik dan pemeliharaan makanan
Mari kita berfikir seketika mengenai jem buatan sendiri ... gula ditambah banyak bukan sahaja untuk meningkatkan rasa, tetapi juga dan di atas semua untuk meningkatkan jangka hayatnya. Namun, gula adalah elemen penting dalam kehidupan banyak mikroorganisma yang terlibat dalam degradasi produk. Percanggahan ini jelas dikeluarkan dari konsep osmosis.
