Osmoza to proces, który zachodzi pomiędzy dwoma pojemnikami oddzielonymi półprzepuszczalną barierą. Jeśli bariera ma pory wystarczająco duże, aby umożliwić przejście cząsteczkom wody, ale wystarczająco małe, aby zablokować cząsteczki a substancja rozpuszczona, woda popłynie od strony o mniejszym stężeniu substancji rozpuszczonej na stronę z większym stężenie. Proces ten trwa aż do momentu, gdy stężenie substancji rozpuszczonej będzie równe po obu stronach lub gdy ciśnienie będzie odporne. zmiana objętości po stronie o większym stężeniu przekracza siłę przepychającą wodę przez barierę. To ciśnienie jest ciśnieniem osmotycznym lub hydrostatycznym i zmienia się bezpośrednio wraz z różnicą stężenia substancji rozpuszczonej między obiema stronami.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Ciśnienie osmotyczne przepychające wodę przez nieprzepuszczalną barierę wzrasta wraz z różnicą stężeń substancji rozpuszczonych po obu stronach bariery. W roztworze zawierającym więcej niż jedną substancję rozpuszczoną zsumuj stężenia wszystkich substancji rozpuszczonych, aby określić całkowite stężenie substancji rozpuszczonej. Ciśnienie osmotyczne zależy tylko od liczby cząstek substancji rozpuszczonej, a nie od ich składu.
Ciśnienie osmotyczne (hydrostatyczne)
Rzeczywisty mikroskopijny proces, który napędza osmozę, jest nieco tajemniczy, ale naukowcy opisują go w ten sposób: Cząsteczki wody are jest stanem ciągłego ruchu i migrują swobodnie po nieograniczonym pojemniku, aby wyrównać ich stężenie. Jeśli włożysz do pojemnika barierę, przez którą mogą przejść, zrobią to. Jeśli jednak jedna strona bariery zawiera roztwór z cząstkami zbyt dużymi, aby przejść przez barierę, cząsteczki wody przechodzące z drugiej strony muszą dzielić z nimi przestrzeń. Objętość po stronie z substancją rozpuszczoną zwiększa się, aż liczba cząsteczek wody po obu stronach będzie równa.
Zwiększenie stężenia substancji rozpuszczonej zmniejsza przestrzeń dostępną dla cząsteczek wody, co zmniejsza ich liczbę. To z kolei zwiększa tendencję wody do wpływania na tę stronę z drugiej strony. Aby nieco antropomorfizować, im większa różnica w stężeniu cząsteczek wody, tym bardziej „chcą” przejść przez barierę na stronę zawierającą substancję rozpuszczoną.
Naukowcy nazywają to pragnienie ciśnieniem osmotycznym lub ciśnieniem hydrostatycznym i jest to wielkość mierzalna. Załóż pokrywkę na sztywny pojemnik, aby zapobiec zmianie objętości i zmierz ciśnienie potrzebne do utrzymania woda się podnosi, gdy mierzysz stężenie roztworu po stronie z największą ilością substancji rozpuszczonej. Gdy nie nastąpi dalsza zmiana stężenia, ciśnienie, które wywierasz na okładkę, jest ciśnieniem osmotycznym, zakładając, że stężenia po obu stronach nie wyrównały się.
Powiązanie ciśnienia osmotycznego ze stężeniem substancji rozpuszczonej
W większości rzeczywistych sytuacji, takich jak korzenie czerpiące wilgoć z gruntu lub komórki wymieniające płyny ze sobą otoczenia, po obu stronach półprzepuszczalnej bariery, takiej jak korzeń lub, istnieje pewna koncentracja substancji rozpuszczonych Ściana komórkowa. Osmoza występuje tak długo, jak długo stężenia są różne, a ciśnienie osmotyczne jest wprost proporcjonalne do różnicy stężeń. W kategoriach matematycznych:
P = RT (°C)
gdzie T to temperatura w stopniach Kelvina, ∆C to różnica stężeń, a R to idealna stała gazu.
Ciśnienie osmotyczne nie zależy od wielkości cząsteczek substancji rozpuszczonej ani ich składu. To zależy tylko od tego, ile ich jest. Tak więc, jeśli w roztworze występuje więcej niż jedna substancja rozpuszczona, ciśnienie osmotyczne wynosi:
P = RT (C1 + C2 +...Cnie)
gdzie C1 jest stężenie substancji rozpuszczonej i tak dalej.
Przetestuj to sam
Łatwo można szybko zorientować się, jak koncentracja wpływa na ciśnienie osmotyczne. Wymieszaj łyżkę soli w szklance wody i włóż do marchewki. Woda wypłynie z marchewki do słonej wody przez osmozę, a marchewka się skurczy. Teraz zwiększ stężenie soli do dwóch lub trzech łyżek stołowych i zanotuj, o ile szybciej i całkowicie marchewka wysycha.
Woda w marchewce zawiera sól i inne substancje rozpuszczone, więc jeśli zanurzysz ją w wodzie destylowanej, stanie się odwrotnie: marchewka puchnie. Dodaj niewielką ilość soli i zanotuj, o ile mniej czasu zajmuje marchewka pęcznienie lub czy pęcznieje do tego samego rozmiaru. Jeśli marchewka nie puchnie ani nie wysycha, udało ci się zrobić roztwór o takim samym stężeniu soli jak marchewka.