Осмос - это процесс, который происходит между двумя контейнерами, разделенными полупроницаемым барьером. Если барьер имеет достаточно большие поры, чтобы позволить молекулам воды проходить, но достаточно маленькие, чтобы блокировать молекулы растворенного вещества, вода будет течь со стороны с меньшей концентрацией растворенного вещества в сторону с большей концентрация. Этот процесс продолжается до тех пор, пока концентрация растворенного вещества не станет равной с обеих сторон, или пока не произойдет сопротивление давлению. изменение объема на стороне с большей концентрацией превышает силу, проталкивающую воду через преграду. Это давление является осмотическим или гидростатическим, и оно напрямую зависит от разницы в концентрации растворенного вещества между двумя сторонами.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Осмотическое давление, перемещающее воду через непроницаемый барьер, увеличивается с разницей в концентрациях растворенных веществ по обе стороны барьера. В растворе с более чем одним растворенным веществом суммируйте концентрации всех растворенных веществ, чтобы определить общую концентрацию растворенных веществ. Осмотическое давление зависит только от количества частиц растворенного вещества, а не от их состава.
Осмотическое (гидростатическое) давление
Фактический микроскопический процесс, который вызывает осмос, немного загадочен, но ученые описывают его так: молекулы воды это состояние постоянного движения, и они свободно перемещаются по неограниченному контейнеру, чтобы уравновесить свои концентрация. Если вы вставите в контейнер барьер, через который они могут пройти, они это сделают. Однако, если на одной стороне барьера находится раствор с частицами, слишком большими для того, чтобы пройти через барьер, молекулы воды, проходящие через барьер с другой стороны, должны делить с ними пространство. Объем на стороне растворенного вещества увеличивается до тех пор, пока количество молекул воды с обеих сторон не станет равным.
Увеличение концентрации растворенного вещества уменьшает пространство, доступное для молекул воды, что уменьшает их количество. Это, в свою очередь, увеличивает склонность воды течь в ту сторону с другой стороны. Чтобы немного антропоморфизировать, чем больше разница в концентрациях молекул воды, тем сильнее они «хотят» пересечь барьер в сторону, содержащую растворенное вещество.
Ученые называют эту жажду осмотическим давлением или гидростатическим давлением, и это измеримая величина. Накройте жесткий контейнер крышкой, чтобы не допустить изменения объема, и измерьте давление, необходимое для сохранения вода не поднимается, пока вы измеряете концентрацию раствора на стороне с наибольшим количеством растворенного вещества. Когда больше не происходит изменения концентрации, давление, которое вы оказываете на крышку, является осмотическим давлением, если концентрации с обеих сторон не выровнялись.
Связь осмотического давления с концентрацией растворенного вещества
В большинстве реальных ситуаций, например, когда корни вытягивают влагу из земли или клетки обмениваются жидкостями со своими окружающей среде, определенная концентрация растворенных веществ существует по обе стороны от полупроницаемого барьера, такого как корень или клеточная стенка. Осмос происходит до тех пор, пока концентрации разные, а осмотическое давление прямо пропорционально разнице концентраций. С математической точки зрения:
P = RT (∆C)
где T - температура в градусах Кельвина, ∆C - разница концентраций, а R - постоянная идеального газа.
Осмотическое давление не зависит от размера молекул растворенного вещества или их состава. Это только зависит от того, сколько их там. Таким образом, если в растворе присутствует более одного растворенного вещества, осмотическое давление составляет:
P = RT (C1 + C2 +... Сп)
где C1 - концентрация растворенного вещества и т. д.
Проверьте себя
Легко получить быстрое представление о влиянии концентрации на осмотическое давление. Столовую ложку соли смешайте со стаканом воды и положите в морковь. Вода вытечет из моркови в соленую воду путем осмоса, и морковь сморщится. Теперь увеличьте концентрацию соли до двух-трех столовых ложек и запишите, насколько быстрее и полностью сморщится морковь.
Вода в моркови содержит соль и другие растворенные вещества, поэтому, если вы погрузите ее в дистиллированную воду, произойдет обратное: морковь набухнет. Добавьте небольшое количество соли и запишите, насколько меньше времени требуется для набухания моркови и набухнет ли она до такого же размера. Если морковь не набухает и не сморщивается, значит, вам удалось приготовить раствор с такой же концентрацией соли, как и в моркови.