Osmoos on protsess, mis toimub kahe mahuti vahel, mis on eraldatud poolläbilaskva tõkkega. Kui barjääril on veemolekulide läbilaskmiseks piisavalt suured poorid, kuid a molekulide blokeerimiseks piisavalt väikesed poorid lahustunud aine voolab väiksema soluudi kontsentratsiooniga küljelt suurema poole kontsentratsioon. See protsess kestab seni, kuni lahustunud aine kontsentratsioon on mõlemal pool võrdne või rõhukindel suurema kontsentratsiooniga külje mahu muutus ületab jõu, mis ajab vett läbi tõkkepuu. See rõhk on osmootne või hüdrostaatiline rõhk ja see varieerub otseselt lahustunud aine kontsentratsiooni erinevusega kahe poole vahel.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Osmootne rõhk, mis juhib vett läbi mitteläbilaskva tõkke, suureneb lahustunud aine kontsentratsiooni erinevusega tõkkepuu mõlemal küljel. Rohkem kui ühe lahustunud ainega lahuses summeerige kõigi lahustunud ainete kontsentratsioonid, et määrata kogu aine kontsentratsioon. Osmootne rõhk sõltub ainult lahustunud osakeste arvust, mitte nende koostisest.
Osmootne (hüdrostaatiline) rõhk
Tegelik mikroskoopiline protsess, mis juhib osmoosi, on natuke salapärane, kuid teadlased kirjeldavad seda nii: veemolekulid on pideva liikumise seisund ja nad rändavad vabalt läbi piiramatu konteineri, et nende võrdsustamiseks kontsentratsioon. Kui sisestate konteinerisse tõkke, kust nad saavad läbi minna, teevad nad seda. Kui aga tõkke ühel küljel on lahus, mille osakesed on barjääri läbimiseks liiga suured, peavad teiselt poolt läbivad veemolekulid nendega ruumi jagama. Lahustunud ainega külje maht suureneb, kuni veemolekulide arv mõlemal küljel on võrdne.
Soluudi kontsentratsiooni suurendamine vähendab veemolekulide jaoks vaba ruumi, mis vähendab nende arvu. See omakorda suurendab vee kalduvust teiselt poolt sinna poole voolata. Veidi antropomorfiseerimiseks, mida suurem on veemolekulide kontsentratsiooni erinevus, seda rohkem nad "tahavad" liikuda üle tõkke soluuti sisaldavale küljele.
Teadlased nimetavad seda iha osmootseks rõhuks või hüdrostaatiliseks rõhuks ja see on mõõdetav suurus. Pange jäigale anumale kaas, et vältida mahu muutumist, ja mõõtke hoidmiseks vajalik rõhk vesi tõuseb, kui mõõdate lahuse kontsentratsiooni kõige lahustunud ainega küljel. Kui kontsentratsiooni edasisi muutusi ei toimu, on kattele avaldatav rõhk osmootne rõhk, eeldades, et mõlema poole kontsentratsioonid pole võrdsustatud.
Osmootse rõhu seostamine lahustunud aine kontsentratsiooniga
Enamikus reaalsetes olukordades, näiteks juured, mis tõmbavad maapinnast niiskust, või rakud, mis vahetavad nende omadega vedelikku ümbruses on teatud kontsentratsioon lahustunud aineid poolläbilaskva barjääri mõlemal küljel, näiteks juurel või raku sein. Osmoos tekib seni, kuni kontsentratsioonid on erinevad, ja osmootne rõhk on otseselt proportsionaalne kontsentratsiooni erinevusega. Matemaatilises mõttes:
P = RT (∆C)
kus T on temperatuur kelvinites, ∆C on kontsentratsioonide erinevus ja R on ideaalne gaasikonstant.
Osmootne rõhk ei sõltu soluudi molekulide suurusest ega nende koostisest. See sõltub ainult sellest, kui palju neid on. Seega, kui lahuses on rohkem kui üks lahustunud aine, on osmootne rõhk:
P = RT (C1 + C2 +... Cn)
kus C1 on lahustunud aine kontsentratsioon jne.
Testi ise
Kontsentratsiooni mõjust osmootsele rõhule on lihtne saada kiiret ettekujutust. Segage klaasi vees supilusikatäis soola ja pange porgand. Vesi voolab porgandist osmoosi teel soolasesse vette ja porgand kahaneb. Nüüd suurendage soola kontsentratsiooni kahe või kolme supilusikani ja registreerige, kui palju kiiremini ja täielikult porgand kahaneb.
Porgandis sisalduv vesi sisaldab soola ja muid lahustunud aineid, nii et kui teete seda destilleeritud vette, juhtub vastupidine: porgand paisub. Lisage väike kogus soola ja registreerige, kui palju vähem aega kulub porgandi paisumiseks või kas see paisub sama suureks. Kui porgand ei paisu ega kahane, olete suutnud valmistada lahuse, mille soola kontsentratsioon on sama kui porgandil.