Осмос

Осмос (рос. осмос, англ. osmosis, нім. Osmose f) — спонтанний перехід, однобічна дифузія через напівпроникну перегородку (мембрану), яка відокремлює розчин від чистого розчинника або розчину меншої концентрації. Зумовлений прагненням системи до термодинамічної рівноваги і вирівнювання концентрацій розчину по обидва боки мембрани. Характеризується осмотичним тиском, що дорівнює надлишковому зовнішньому тискові, який треба докласти з боку розчину, щоб припинити осмос. Відіграє важливу роль у фізіологічних процесах, використовується при дослідженні полімерів, біологічних структур.

Сутність процесу

Осмос через напівпроникну мембрану. Частинки розчинника (сині) здатні перетинати мембрану, частинки розчиненої речовини (червоні) - ні.

Явище осмосу спостерігається в тих середовищах, де рухливість розчинника більша від рухливості розчинених речовин. 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. 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. Мал. 1). Внаслідок цього, переходи частинок розчинника з відділу, що містить чистий розчинник, у розчин відбуватимуться частіше, ніж у протилежному напрямку. Відповідно, об'єм розчину буде збільшуватися (а концентрація - зменшуватися), тоді як об'єм розчинника буде відповідно зменшуватися.

Наприклад, 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. 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 зумовлене осмотичним тиском. Він дорівнює надлишковому зовнішнього тиску, який слід докласти з боку розчину, щоб припинити процес, тобто створити умови осмотичної рівноваги. Перевищення надлишкового тиску над осмотичним може призвести до спрямування процесу в протилежний бік - зворотньої 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, вживається як спосіб очищення полімерів і колоїдних систем від низькомолекулярних домішок, наприклад електролітів.

Значення осмосу

Осмос відіграє важливу роль у багатьох біологічних процесах. Мембрана, що оточує еритроцит, проникна лише для молекул води, кисню, деяких з розчинених у крові поживних речовин і продуктів клітинної життєдіяльності; для великих білкових молекул, що знаходяться в розчиненому стані всередині клітини, вона непроникна. Тому білки, важливі для біологічних процесів, залишаються всередині клітини.

Осмос бере участь в перенесенні речовин в стовбурах високих дерев, де капілярного тиску недостатньо для підйому рідини на великі висоти.

Осмос широко використовують у лабораторній техніці при визначенні молярних характеристик полімерів, концентрування розчинів, дослідженні різноманітних біологічних структур. Осмотичні явища іноді використовуються в промисловості, наприклад при отриманні деяких полімерних матеріалів, очищенню високо-мінералізованою води методом «зворотного» осмосу рідин.

Клітини рослин використовують осмос також для збільшення об'єму вакуолі для створення певного внутрішньоклітинного тиску (тургорного тиску). Клітини рослин роблять це шляхом запасання сахарози. Збільшуючи або зменшуючи концентрацію сахарози в цитоплазмі, клітини можуть регулювати осмос. За рахунок цього підвищується пружність рослини в цілому. Із змінами тургорного тиску пов'язані багато рухів рослин (наприклад, рухи вусиків гороху та інших лазячих рослин). Прісноводні найпростіші також мають вакуолю, але її завдання у найпростіших полягає лише в відкачуванні зайвої води з цитоплазми для підтримки постійної концентрації розчинених в ній речовин.

Осмос також відіграє важливу роль в екології водойм. Якщо концентрація солі та інших речовин у воді піднімається чи падає - мешканці цих вод гинуть через згубну дію осмосу.

Дотичний термін

Осмотичний (рос. осмотический, англ. osmotic, нім. osmotisch) – той, що належить до осмосу. Наприклад, осмотичний тиск.

Див. також

• осмометрія
• осмотичний тиск

Література

• Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: «Донбас», 2004. — ISBN 966-7804-14-3.

Цю сторінку необхідно дописати чи вдосконалити. Саме Ви можете допомогти проекту, зробивши це!. Це повідомлення варто замінити точнішим.