Осмос и осмотическое давление

Осмос — это преимущественно одностороннее проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из растворителя в раствор, или из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией. Необходимое условие возникновения осмоса — это наличие растворителя и раствора, или двух растворов различной концентрации, разделенных полупроницаемой мембраной. Полупроницаемая мембрана — это мембрана, способная пропускать через поры строго определенные частицы раствора. Все мембраны клеток являются полупроницаемыми.

Осмос— это самопроизвольный процесс. С точки зрения термодинамики движущей силой осмоса является стремление системы к выравниванию концентраций. При этом энтропия системы возрастает (DS > 0), поскольку система переходит в менее упорядоченное состояние, а энергия Гиббса системы соответственно уменьшается (DG<О).

Если приложить строго определенную силу на единицу площади поверхности полупроницаемой мембраны со стороны более концентрированного раствора, то осмос можно предотвратить. Поэтому то давление, которое надо приложить к мембране со стороны концентрированного раствора для предотвращения осмоса, называется осмотическим давлением.

В 1887 г. голландский химик Я.Вант-Гофф сформулировал закондля осмотического давления.

“Осмотическое давление раствора равно тому давлению, которое производило бы растворенное вещество, если бы оно при той же температуре находилось в газообразном состоянии и занимало объем, равный объему раствора”.

Вант-Гофф также предложил эмпирическое уравнение для расчета осмотического давления разбавленных растворов неэлектролитов:

Р _осм. = СRТ, (1)

где Р _осм. – осмотическое давление, кПа; С – молярная концентрация, моль/л; Т – абсолютная температура, К; R – универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/моль×К, если осмотическое давление выражается в килопаскалях. Если же осмотическое давление выражается в атмосферах, то R = 0,082 л×атм./К×моль.

Растворы, которые имеют одинаковое осмотическое давление, называются изотоническими по отношению друг к другу. Изотонические растворы содержат одинаковое количество осмотически активных частиц. Осмотическое давление крови 760 – 800 кПа при 37⁰С. Изотоничными крови являются растворы хлорида натрия с массовой долей NaCl 0,85 – 0,90%, (0,15 моль/л) или растворы глюкозы с массовой долей глюкозы 4,5– 5%, (0,30 моль/л).

Если два раствора имеют различное осмотическое давление, то раствор с большим осмотическим давлением называется гипертоническим, по отношению ко второму, а раствор с меньшим осмотическим давлением – гипотоническим по отношению к первому.

В клинической практике осмотическое давление биологических жидкостей (плазмы крови, мочи, слюны, молока) часто измеряют в единицах осмолярности либо осмоляльности.

Под осмолярностью (и осмоляльностью) понимают суммарную концентрацию частиц (молекул, ионов, коллоидных частиц органических и неорганических веществ), не проникающих через полупроницаемую мембрану. Единицы измерения осмолярности совпадают с единицами измерения молярной концентрации (моль/л), а осмоляльности – с моляльностью (моль/кг). Для разбавленных растворов можно принять, что численные значения осмолярности и осмоляльности совпадают.

Дата добавления: 2015-07-11