Osmóza je proces, který probíhá mezi dvěma kontejnery oddělenými polopropustnou bariérou. Pokud má bariéra dostatečně velké póry, které umožňují průchod molekul vody, ale dostatečně malé, aby blokovaly molekuly a rozpuštěná látka, voda bude proudit ze strany s menší koncentrací rozpuštěné látky na stranu s větší koncentrace. Tento proces pokračuje, dokud není koncentrace rozpuštěné látky na obou stranách stejná nebo dokud nebude odolávat tlaku změna objemu na straně s větší koncentrací převyšuje sílu pohánějící vodu bariérou. Tento tlak je osmotický nebo hydrostatický tlak a mění se přímo s rozdílem v koncentraci rozpuštěné látky mezi oběma stranami.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Osmotický tlak pohánějící vodu přes nepropustnou bariéru se zvyšuje s rozdílem v koncentracích rozpuštěných látek na obou stranách bariéry. V roztoku s více než jednou rozpuštěnou látkou sečtěte koncentrace všech rozpuštěných látek, abyste určili celkovou koncentraci rozpuštěné látky. Osmotický tlak závisí pouze na počtu částic rozpuštěné látky, nikoli na jejich složení.
Osmotický (hydrostatický) tlak
Skutečný mikroskopický proces, který řídí osmózu, je trochu tajemný, ale vědci to popisují takto: Molekuly vody are je stav neustálého pohybu a volně migrují skrz neomezený kontejner, aby vyrovnali své koncentrace. Pokud do kontejneru vložíte bariéru, kterou mohou projít, udělají to. Pokud však jedna strana bariéry obsahuje roztok s částicemi příliš velkými na to, aby se bariérou dostala, musí molekuly vody procházející z druhé strany sdílet s nimi prostor. Objem na straně rozpuštěné látky se zvyšuje, dokud není počet molekul vody na obou stranách stejný.
Zvyšování koncentrace rozpuštěné látky zmenšuje prostor dostupný pro molekuly vody, což snižuje jejich počet. To zase zvyšuje tendenci vody proudit na tuto stranu z druhé strany. Aby se antropomorfizovali mírně, čím větší je rozdíl v koncentraci molekul vody, tím více se „chtějí“ pohybovat přes bariéru na stranu obsahující rozpuštěnou látku.
Vědci tomu říkají touha po osmotickém tlaku nebo hydrostatickém tlaku a je to měřitelná veličina. Nasaďte víko na pevnou nádobu, abyste zabránili změně objemu a změřte tlak potřebný k udržení voda stoupá, zatímco měříte koncentraci roztoku na straně s nejvíce rozpuštěnou látkou. Pokud nedojde k žádné další změně koncentrace, tlak vyvíjený na kryt je osmotický tlak, za předpokladu, že se koncentrace na obou stranách nevyrovnaly.
Vztah osmotického tlaku k koncentraci solute
Ve většině skutečných situací, jako jsou kořeny čerpající vlhkost ze země nebo buňky, které s nimi vyměňují tekutiny okolí existuje určitá koncentrace rozpuštěných látek na obou stranách polopropustné bariéry, jako je kořen nebo buněčná stěna. Osmóza nastává, pokud jsou různé koncentrace, a osmotický tlak je přímo úměrný koncentračnímu rozdílu. Matematicky:
P = RT (∆C)
kde T je teplota v Kelvinech, ∆C je rozdíl v koncentracích a R je konstanta ideálního plynu.
Osmotický tlak nezávisí na velikosti molekul rozpuštěné látky ani na jejich složení. Záleží jen na tom, kolik jich je. Pokud je tedy v roztoku přítomno více než jedna rozpuštěná látka, osmotický tlak je:
P = RT (C.1 + C.2 +... C.n)
kde C.1 je koncentrace rozpuštěné látky atd.
Vyzkoušejte si to sami
Je snadné získat rychlou představu o vlivu koncentrace na osmotický tlak. Smíchejte lžíci soli ve sklenici vody a vložte mrkev. Voda vytéká z mrkve do slané vody osmózou a mrkev se scvrkne. Nyní zvyšte koncentraci soli na dvě nebo tři polévkové lžíce a zaznamenejte, o kolik rychleji a úplně se mrkev scvrkne.
Voda v mrkvi obsahuje sůl a další rozpuštěné látky, takže pokud ji ponoříte do destilované vody, stane se to naopak: Mrkev nabobtná. Přidejte malé množství soli a zaznamenejte, kolik času trvá, než mrkev nabobtná, nebo zda nabobtná na stejnou velikost. Pokud mrkev nebobtná ani se nezkroutí, podařilo se vám vytvořit roztok, který má stejnou koncentraci soli jako mrkev.