Osmóza je proces, ktorý nastáva medzi dvoma nádobami oddelenými polopriepustnou bariérou. Ak má bariéra dostatočne veľké póry, ktoré umožňujú priechod molekúl vody, ale dostatočne malé na to, aby blokovali molekuly a rozpustená látka, voda bude tiecť zo strany s menšou koncentráciou rozpustenej látky do strany s väčšou koncentrácia. Tento proces pokračuje, kým nie je koncentrácia rozpustenej látky rovnaká na obidvoch stranách alebo odoláva tlaku zmena objemu na strane s väčšou koncentráciou presahuje silu poháňajúcu vodu cez bariéru. Tento tlak je osmotický alebo hydrostatický tlak a mení sa priamo s rozdielom v koncentrácii rozpustenej látky medzi dvoma stranami.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Osmotický tlak, ktorý poháňa vodu cez nepriepustnú bariéru, sa zvyšuje s rozdielom v koncentráciách rozpustených látok na oboch stranách bariéry. V roztoku s viac ako jednou rozpustenou látkou spočítajte koncentrácie všetkých rozpustených látok, aby ste určili celkovú koncentráciu rozpustenej látky. Osmotický tlak závisí iba od počtu častíc rozpustenej látky, nie od ich zloženia.
Osmotický (hydrostatický) tlak
Skutočný mikroskopický proces, ktorý poháňa osmózu, je trochu tajomný, ale vedci ho popisujú takto: Molekuly vody are je stav neustáleho pohybu a voľne sa pohybujú v neobmedzenom kontajneri, aby ich vyrovnali koncentrácia. Ak do nádoby, cez ktorú môžu prechádzať, vložíte bariéru, urobia to. Ak však jedna strana bariéry obsahuje roztok s časticami príliš veľkými na to, aby sa dostali cez bariéru, molekuly vody prechádzajúce z druhej strany musia zdieľať priestor s nimi. Objem na strane s rozpustenou látkou sa zvyšuje, kým sa počet molekúl vody na oboch stranách nezhoduje.
Zvyšovanie koncentrácie rozpustenej látky zmenšuje priestor dostupný pre molekuly vody, čo znižuje ich počet. To zase zvyšuje tendenciu vody tiecť na túto stranu z druhej strany. Aby sa mierne antropomorfizovali, čím väčší je rozdiel v koncentrácii molekúl vody, tým viac sa „chcú“ pohybovať cez bariéru na stranu obsahujúcu rozpustenú látku.
Vedci to nazývajú túžba po osmotickom tlaku alebo hydrostatickom tlaku a je to merateľná veličina. Nasaďte veko na pevnú nádobu, aby sa zabránilo zmene objemu, a zmerajte potrebný tlak voda stúpa, zatiaľ čo meriate koncentráciu roztoku na strane, ktorá je najviac rozpustená. Ak nedôjde k ďalšej zmene koncentrácie, tlak, ktorý vyvíjate na kryt, je osmotický tlak, za predpokladu, že sa koncentrácie na oboch stranách nevyrovnali.
Vzťah osmotického tlaku k rozpustenej koncentrácii
Vo väčšine skutočných situácií, ako sú korene čerpajúce vlhkosť zo zeme alebo bunky, ktoré si s nimi vymieňajú tekutiny okolia existuje určitá koncentrácia rozpustených látok na oboch stranách polopriepustnej bariéry, ako je koreň alebo bunková stena. Osmóza nastáva, pokiaľ sú rôzne koncentrácie, a osmotický tlak je priamo úmerný koncentračnému rozdielu. Matematicky:
P = RT (∆C)
kde T je teplota v Kelvinoch, ∆C je rozdiel v koncentráciách a R je konštanta ideálneho plynu.
Osmotický tlak nezávisí od veľkosti molekúl rozpustenej látky alebo od ich zloženia. Záleží len na tom, koľko ich je. Ak je teda v roztoku prítomných viac ako jedna rozpustená látka, osmotický tlak je:
P = RT (C1 + C.2 +... C.n)
kde C1 je koncentrácia rozpustenej látky atď.
Vyskúšajte si to sami
Je ľahké rýchlo získať predstavu o účinku koncentrácie na osmotický tlak. Zmiešajte lyžicu soli v pohári vody a vložte do nej mrkvu. Voda vytečie z mrkvy do slanej vody osmózou a mrkva sa scvrkáva. Teraz zvýšte koncentráciu soli na dve alebo tri polievkové lyžice a zaznamenajte, o koľko rýchlejšie a úplne sa mrkva scvrkne.
Voda v mrkve obsahuje soľ a ďalšie rozpustené látky, takže ak ju ponoríte do destilovanej vody, stane sa to naopak: Mrkva napučia. Pridajte malé množstvo soli a zaznamenajte si, koľko času trvá mrkve, aby napučala alebo či napučia rovnako veľké kúsky. Ak sa mrkva nenafúkne ani nezmrští, podarilo sa vám pripraviť roztok, ktorý má rovnakú koncentráciu soli ako mrkva.
