осмотичний тиск

У природі розчини часто розділені мембраною, проникною толь-ко для молекул розчинника. У таких випадках між ними виникає яв-ня, зване осмосом. Осмос - це мимовільне проникнення молекул розчинника через мембрану з розчинника в розчин або з розчину з низькою концентрацією в розчин з більш високою концентрацією речовини.

Для виникнення осмосу необхідно розчини різних концентрацій привести в зіткнення через напівпроникні мембрани, роль яких для водних розчинів можуть виконувати як тварини і рослинні мембрани (оболонка бичачого міхура, стінки кишечника, оболонки клітин), так і штучні мембрани (плівки з коллодия, целофану, железистосинеродистий міді).

Найпростіший спосіб вимірювання надлишкового гідростатичного давши-лення представлений на рис.1.6.

Мал. 1.6. Вимірювання надлишкового гідростатичного тиску

Висота стовпа рідини в циліндричній трубці приладу (площа перетину береться рівною 1 см 2), при якій встановлюється динамічна рівновага, визначає осмотичний тиск розчину.

Осмотичний тиск прямо пропорційно числу молекул або колоїдних частинок, що містяться в одиниці об'єму розчину, тобто воно прямо пропорційно концентрації розчину. Крім того, осмотичний тиск прямо пропорційно температурі. Вант-Гофф об'єднав дві ці закономірності, звівши їх в одну формулу (рівняння Вант-Гоффа):

π - осмотичний тиск;

с - концентрація розчину, моль / л;

R - коефіцієнт пропорційності (універсальна газова

Якщо концентрація розчину дорівнює 1 моль / л, то відповідно до закону Вант Гоффа осмотичний тиск цього розчину при Про ° С дорівнюватиме:

Π = 0,082. 273 = 22,4 атм.

Якщо врахувати, що колоїдні частинки в багато разів більші за частинок істинних розчинів, то при одній і тій же ваговій концентрації цих розчинів в одиниці об'єму золю частинок міститься набагато менше, ніж в такому ж обсязі істинного розчину. Отже, осмотичний тиск в золях дуже мало в порівнянні з таким істинних розчинів. Так, осмотичний тиск 1% -го розчину глюкози одно 509 мм ртуті-ного стовпа, тоді як тиск 1% -го золю оксиду миш'яку (АS2 О3) - 0,026 мм рт. ст.

Приклад. Обчислити осмотичний тиск 0,5М розчину сахарози при 37 о С.

Осмотичний тиск обчислюємо за формулою:

π = 0,5. 0,082. (273 + 37) = 0,5. 0,082. 310 = 12,7 (атм.)

Крім того, золи характеризуються дуже малим зниженням темпе-ратури замерзання і підвищенням температур кипіння в порівнянні з цими властивостями істинних розчинів.

Біологічне значення явища осмосу

Завдяки осмосу відбуваються оводненіє клітин, що надає їм форму, обумовлює тургор, сприяючи підтримці еластичності і пружності. Вода необхідна клітинам для здійснення безлічі реакцій - гідролізу, гідратації, окиснення і ін. Для іонів натрію і калію мембрани клітин непроникні (існують «насоси» для пере-носа їх через мембрану).

Якщо осмотичний тиск розчину дорівнює такому стандартного розчину, то розчин цей називається фізіологічним; якщо тиск розчину більше тиску стандартного розчину, то це гіпертонічний розчин, і якщо воно менше, ніж тиск стандартного розчину - гіпотонічний розчин. В якості стандартного розчину прийнято вважати рідкі системи організму. Кров, лімфа, тканинні рідини - це водні розчини багатьох різних молекул і іонів. Їх сумарна осмотичний тиску-ня при 37 ° С дорівнює 7,7 атм. що сприяє достатньому оводненности клітин і міжклітинних структур і нормальному перебігу різноманітних фізичних і хімічних процесів. Таке ж тиск має 0,9% (або 0,15 М) розчин хлориду натрію. Цей розчин називається фізіологічним. Зараз туди додають і інші солі, білки і т.д.

Якщо живу клітину помістити в гіпотонічний розчин, напри-заходів в воду, то вона набубнявіє від вступників в неї молекул води і лопне. Це явище називають лизисом. У разі еритроцитів, лізис отримав назву гемоліз, тому що при цьому з клітини виходить гемо- Глобино, і вода забарвлюється в червоний колір,

У гіпертонічних розчинах вода, навпаки, йде з клітки, і вона зморщується. Це явище - плазмоліз.

У високоорганізованих тварин і людини осмотичний давши-ня вельми постійно. Це явище називається ізоосмія, воно вхо-дит в поняття гомеостазу. Зниження осмотичного тиску шляхом введення великих кількостей води або в результаті інтенсивної по-тери солей з потом, сечею може викликати блювоту, судоми і навіть загибель.

Підвищення ж осмотичного тиску введенням великих коли-честв солей призводить до перерозподілу солей. Вода накопичує-ся в тих тканинах, в яких відкладаються надлишкові кількості солей, викликаючи їх набряки, в той же час зневоднення слизових оболонок викликає відчуття спраги, порушує нормальну діяльність нервової системи та інших органів.