Definice osmózy
Osmóza je spontánní průchod rozpouštědla (které je ve vodních systémech obvykle vodou), z roztoku, ve kterém jsou rozpuštěné látky zředěny na roztok, ve kterém jsou koncentrovanější; tento pohyb - který nastává přes semipermeabilní membránu - pokračuje, dokud není dosaženo rovnovážné situace, ve které obě řešení získají a udržují stejnou koncentraci.
Praktický příklad
Pro lepší objasnění pojmu osmózy si představme, že by měla být nádoba rozdělena na dvě komory o stejném objemu (A a B) ze semipermeabilní membrány (tj. Propustná pouze na rozpouštědlo - v tomto případě na vodu - a ne na solut). V oddělení A je vodný roztok, ve kterém byla rozpuštěna lžíce glukózy, zatímco v části B máme vodný roztok o stejném objemu, ve kterém byly rozpuštěny tři polévkové lžíce glukózy (je tedy koncentrovanější). Tento rozdíl vytváří koncentrační gradient pro glukózu na stranách membrány, a protože tento cukr nemůže projít skrz ni, je rovnováha dosažena s průchodem vody z komory A (kde je glukóza nejvíce ředěna) do kompartmentu B (kde je nejhojnější). Pokud dáváte přednost, lze také říci, že voda prochází osmózou z roztoku, ve kterém je koncentrovanější (A) k roztoku, ve kterém je méně koncentrovaná (B).
Po tomto průtoku se hladina vody v B zvyšuje a snižuje v A, což vytváří určitý rozdíl v úrovni mezi oběma. Tento jev končí, když oba roztoky dosáhnou stejné koncentrace a pak je udržují konstantní.
Hypotonická, izotonická a hypertonická řešení
Při použití dvou roztoků s různými molárními koncentracemi (rozdílný počet částic v nich rozpuštěných) je roztok s nejnižší koncentrací molární a hypertonické koncentrace definován jako hypotonický. Dva roztoky jsou místo toho isotonické (nebo ekvimolární), pokud mají stejnou koncentraci.
V právě uvedeném příkladu je roztok B hypertonický (proto obsahuje více rozpuštěných látek) než druhý (definovaný hypotonický); proto se za normálních podmínek rozpouštědlo pohybuje osmózou z hypotonického do hypertonického roztoku. Mluvili jsme o standardních podmínkách, protože při hraní se zákony fyziky je možné převrátit samotný koncept osmózy a upřednostnit průchod rozpouštědla z nejředěnější koncentrace do nejvíce koncentrované (reverzní osmózy).
Osmotický tlak a reverzní osmóza
Jak bylo doposud vyjádřeno, čistý tok rozpouštědla - vzniklého osmózou - pokračuje, dokud oba roztoky nedosáhnou stejné koncentrace. Proti tomuto pohybu je možno čelit, zastavit nebo dokonce zvrátit působením tlaku na prostor s nejvyšší koncentrací.
V předchozím příkladu postačuje umístit píst do prostoru B (který si připomínáme, že má vyšší koncentraci), a zatlačit ho dolů určitou silou, aby se podpořil průtok vody směrem k A; v tomto případě hovoříme o reverzní osmóze.
Osmotický tlak je tlak, který je přesně proti průchodu rozpouštědla přes semipermeabilní membránu; v důsledku toho je to tlak nutný pro boj proti osmóze.
Podle toho, co bylo dosud řečeno, se dvě izotonická řešení mohou pochlubit stejným osmotickým tlakem; proto zdůrazňují, že osmotický tlak závisí výhradně na počtu částic přítomných v roztoku a ne na jejich povaze.
Osmóza a lidské tělo
Plazmatické membrány, které obklopují buňky lidského těla, jsou ve skutečnosti semipermeabilní membrány, které umožňují přímý průchod malých molekul (např. Vody a močoviny) přes osmózu, ale ne těch, které mají vyšší molekulovou hmotnost (např. proteiny, aminokyseliny a cukry). Osmotické rovnováhy v tělních tekutinách jsou proto nezbytné pro zajištění optimálního prostředí pro život buněk.
Pokud vezmeme buňku jako červené krvinky a ponoříme ji do hypotonického roztoku, toto - osmózou - projde otokem (daným vstupem vody), který ji může dokonce explodovat. Naopak, pokud je buňka ponořena do hypertonického roztoku, trpí v důsledku průchodu vody směrem ven, silnou dehydratací, která způsobuje vrásku. Naštěstí v lidském organismu jsou buňky ponořeny do izotonických roztoků s ohledem na jejich vnitřní prostředí a existují různé systémy pro udržení těchto kapalin v osmotické rovnováze.
Osmotický tlak a konzervace potravin
Pojďme si na chvilku zamyslet nad domácím džemem ... cukr se přidává v hojnosti nejen pro zlepšení jeho chuti, ale také a především pro zvýšení jeho trvanlivosti. Cukr je však důležitým prvkem života mnoha mikroorganismů, které se podílejí na degradaci produktu. Tento zjevný rozpor je odstraněn ze samotné koncepce osmózy.
