Зміст
1.Осмос
2.Осмотичний тиск
3.Осмометром - прилад для вимірювання осмотичного тиску
4.Біологічна роль осмосу і осмотичного тиску
5.Осмотична електростанція
6.Зворотний осмос
7.Література
Глава 1. Осмос
Осмос(Грец. osmos поштовх, проштовхування, тиск) - мимовільний перехідречовини, зазвичай розчинника, через напівпроникну мембрану, що відокремлюєрозчин від чистого розчинника або від розчину меншої концентрації.
Історія
Впершеосмос спостерігав Жан-Анту Нолле в 1748, однак дослідження цього явища булорозпочато через сторіччя.
Сутьпроцесу
Осмособумовлений прагненням системи до термодинамічної рівноваги і вирівнюванняконцентрацій розчинів по обидва боки мембрани шляхом односторонньої дифузіїмолекул розчинника.
Важливимокремим випадком осмосу є осмос через напівпроникну мембрану.Напівпроникні називають мембрани, які мають досить високупроникність не для всіх, а лише для деяких речовини, зокрема, длярозчинника. (Рухливість розчинених речовин в мембрані прагне до нуля).Якщо така мембрана розділяє розчин і чистий розчинник, то концентраціярозчинника в розчині виявляється менш високою, оскільки там частина йогомолекул заміщена на молекули розчиненої речовини (див. Рис. 1). Внаслідокцього, переходи частинок розчинника з відділу, що містить чистий розчинник,в розчин відбуватимуться частіше, ніж у протилежному напрямку.Відповідно, обсяг розчину буде збільшуватися (а концентраціязменшуватися), тоді як об'єм розчинника буде відповідно зменшуватися.
Наприклад,до яєчній шкаралупі з внутрішньої сторони прилягає напівпроникна мембрана: вонапропускає молекули води і затримує молекули цукру. Якщо такою мембраноюрозділити розчини цукру з концентрацією 5 і 10% відповідно, то через неїв обох напрямках будуть проходити тільки молекули води. У результаті в більшрозбавленому розчині концентрація цукру підвищиться, а в більшконцентрованому, навпаки, знизиться. Коли концентрація цукру в обохрозчинах стане однаковою, настане рівновага. Розчини, які досяглирівноваги, називаються ізотонічними.
Осмос,спрямований усередину обмеженого об'єму рідини, називається ендосмосом,назовні - екзосмосом. Перенесення розчинника через мембрану обумовленийосмотичним тиском. Воно дорівнює надлишковому зовнішньому тискові, якеслід докласти з боку розчину, щоб припинити процес, тобтостворити умови осмотичної рівноваги. Перевищення надлишкового тиску надосмотичним може привести до обігу осмосу - зворотної дифузіїрозчинника.
Ввипадках, коли мембрана проникна не тільки для розчинника, але і длядеяких розчинених речовин, перенесення останніх з розчину в розчинникдозволяє здійснити діаліз, застосовуваний як спосіб очищення полімерів іколоїдних систем від низькомолекулярних домішок, наприклад електролітів.
Глава2. Осмотичний тиск
Осмотичнийтиск (позначається р) - надлишковий гідростатичний тиск на розчин,відокремлений від чистого розчинника напівпроникною мембраною, при якомуприпиняється дифузія розчинника через мембрану. Це тиск прагнезрівняти концентрації обох розчинів внаслідок зустрічної дифузії молекулрозчиненої речовини і розчинника.
Розчин,що має більш високий осмотичний тиск в порівнянні з іншим розчином,називається гіпертонічним, що має більш низьке - гіпотонічним.
Осмотичнийтиск може бути досить значним. У дереві, наприклад, під дієюосмотичного тиску рослинний сік (вода з розчиненими в ніймінеральними речовинами) піднімається по ксилемі від коренів до самої верхівки.Одні тільки капілярні явища не здатні створити достатню підйомну силу- Наприклад, секвойям потрібно доставляти розчин на висоту навіть до 100 метрів.При цьому в дереві рух концентрованого розчину, яким єрослинний сік, нічим не обмежена.
Взаємодіяеритроцитів з розчинами в залежності від їх осмотичного тиску.
Якщож подібний розчин знаходиться в замкнутому просторі, наприклад, в клітцікрові, то осмотичний тиск може привести до розриву клітинної мембрани.Саме з цієї причини ліки, призначені для введення в кров,розчиняють в ізотонічному розчині, що містить стільки хлориду натрію(Повареної солі), скільки потрібно, щоб врівноважити створюване клітинноїрідиною осмотичний тиск. Якби вводяться лікарські препарати буливиготовлені на воді або дуже сильно розбавленому (гіпотонічній по відношеннюдо цитоплазми) розчині, осмотичний тиск, змушуючи воду проникати вклітини крові, призводило б до їх розриву. Якщо ж ввести в кров занадтоконцентрований розчин хлориду натрію (3-5-10%, гіпертонічні розчини),то вода з клітин буде виходити назовні, і вони стиснуться. У разі рослиннихклітин відбувається відрив протопласта від клітинної оболонки, що називаєтьсяплазмоліз. Зворотний же процес, що відбувається при приміщенні сжавшегося клітин вбільш розбавлений розчин, - відповідно, деплазмолізу.
Величинаосмотичного тиску, створювана розчином, залежить від кількості, а не відхімічної природи розчинених в ньому речовин (або іонів, якщо молекулиречовини дисоціюють), отже, осмотичний тиск єколлігатівним властивістю розчину. Чим більше концентрація речовини в розчині,тим більше створюване їм осмотичний тиск. Це правило, носить назвузакону осмотичного тиску, виражається простою формулою, дуже схожою наякийсь закон ідеального газу:
p =i C RT
деi - ізотонічний коефіцієнт розчину; C - молярна концентрація розчину,виражена через комбінацію основних одиниць СІ, тобто, в моль/м3, а не взвичних моль/л; R - універсальна газова стала; T - термодинамічнатемпература розчину.
Цепоказує також схожість властивостей частинок розчиненої речовини у в'язкому середовищірозчинника з частинками ідеального газу в повітрі. Правомірність цієї точкизору підтверджують досліди Ж. Б. Перрена (1906): розподіл частинок емульсіїсмоли гуммігута в товщі води у загальному підпорядковувалося законом Больцмана.
Осмотичнийтиск, який залежить від вмісту в розчині білків, називаєтьсяонкотичного (0,03 - 0,04 атм.). При тривалому голодуванні, хворобі нирокконцентрація білків в крові зменшується, онкотичного тиск у кровізнижується і виникають онкотичного набряки: вода переходить з судин у тканини,де Ронко більше. При гнійних процесах Ронко у вогнищі запалення зростає в 2-3рази, так як збільшується число часток через руйнування білків. В організміосмотичний тиск має бути постійним (7,7 атм.). Тому пацієнтамвводять ізотонічні розчини (розчини, осмотичний тиск яких дорівнює рплазми 7,7 атм. - 0,9% NaCl - фізіологічний розчин, 5% розчин глюкози).Гіпертонічні розчини, у яких р більше, ніж осмотичний тиск плазми,застосовуються в медицині для очищення ран від гною (10% NaCl), для видаленняалергічних набряків (10% CaCl2, 20% глюкоза), як послаблюючіліків (Na2SO4 • 10H2O, MgSO4 • 7H2O).
Законосмотичного тиску можна використовувати для розрахунку молекулярної масиданої речовини (при відомих додаткових даних).
Осмотичнийтиск вимірюють спеціальним приладом
Глава3. Осмометром - прилад для вимірювання осмотичного тиску
осмометром -(Осмо-+ греч. Metreo вимірювати) прилад для вимірювання осмотичного тиску абоконцентрації осмотично активних речовин; застосовується при біофізичних ібіохімічних дослідженнях.
Принципова схемаосмометром: А - камера для розчину; Б - камера для розчинника; М - мембрана.Рівні рідини в трубках при осмотическом рівновазі: а і б - в умовахрівності зовнішніх тисків у камерах А і Б, коли Rа = Rб, при цьому Н - стовпрідини, що врівноважує осмотичний тиск; б - в умовах нерівностізовнішніх тисків, коли Rа - Rб = p.
Осмометритиску пари
Цей типприладів відрізняється тим, що для вимірювання потрібний мінімальний об'єм проби(Одиниці мікролітрів), що має велике значення, коли з об'єктадослідження не можна взяти більший обсяг. Однак унаслідок малості об'єму пробиОсмометри тиску пари мають велику погрішність в порівнянні з іншими. Крімтого, результат...
