Fakta om osmos för barn

Osmos är en enkel naturlig process som sker runt omkring och inuti oss, och det är en som våra liv är beroende av. Processen är följande: I en lösning migrerar molekyler av ett lösningsmedel, såsom vatten, över en barriär från sidan som innehåller en lägre koncentration av en särskild lösning (en mindre komponent i lösningen) till en som innehåller en högre koncentration av den, förutsatt att barriären endast tillåter lösningsmedelsmolekylerna att passera. Osmos kräver ingen yttre kraft, och anledningen till att det inträffar förblev ett mysterium fram till mitten av 1900-talet. Enligt den accepterade förklaringen uppstår osmos eftersom lösningsmedelsmolekylerna försöker fördela sig lika på båda sidor om barriären.

Varje växt har rötter och ytan på varje rot är i huvudsak en semipermeabel barriär som låter vattenmolekyler passera igenom. De flesta växtrötter har hår för att öka ytan på detta membran och maximera vattenintaget. Rötterna absorberar också alla näringsämnen i jorden som är tillräckligt små för att passera genom barriären tillsammans med vattnet.

Om du fyller en bägare med vatten, separerar du bägaren med en lämplig semipermeabel barriär och löser salt i ett av facken, vattennivån i facket med saltet stiger. Detta händer eftersom det osmotiska trycket är större än trycket som utövas på vattenytan av atmosfären. Om du förseglar behållaren för att förhindra att vattennivån stiger, orsakar osmotiskt tryck att membranet sväller i riktningen mot sidan som innehåller rent vatten.

Du behöver inte skapa ett detaljerat experiment för att se osmotiskt tryck i aktion. Släpp bara en morot i ett glas rent vatten och vänta. När du kontrollerar moroten om en dag eller två kommer du att märka att den har svullnat. Du ser samma svullnad när du suger bönor, nötter eller ris i vatten.

Människor dricker vatten, men också deras celler absorberar det genom osmos på samma sätt som växtrötter gör. När koncentrationen av avfallsprodukter i en cell ökar, kommer det osmotiska trycket mellan cellens insida och utsida väggen - som är ett semipermeabelt membran - ökar och cellen absorberar vatten från blodet, vilket är en mer utspädd lösning.

Har du någonsin undrat varför du inte kan dricka havsvatten? Det beror på att tillsats av salt i blodet ökar koncentrationen av löst ämne och sänker det osmotiska trycket vid cellväggarna. Cellerna kan inte absorbera vattnet och uttorkas. Om du bara drack havsvatten skulle du faktiskt dö av törst!

Det är inte bara cellerna i våra kroppar som förlitar sig på osmos. Vissa organ, inklusive njurarna, förlitar sig också på det. Njurarnas uppgift är att filtrera avfallsprodukter från blodet och eliminera dem som urin. Varje bönformad njure innehåller mer än en miljon mikrofilter som kallas nefroner, som tillåter små partiklar, såsom vatten, glukos, karbamid och joner, att passera genom medan de utesluter blodmolekylerna sig själva. Efter denna filtrering måste njurarna absorbera tillräckligt med vatten för att upprätthålla en sund balans i blodplasman. De gör detta genom osmos. Människans matsmältningssystem är också beroende av osmos.

Rent vatten rinner av sig själv genom en porös barriär om vattnet på andra sidan innehåller föroreningar, men vad sägs om att gå åt andra hållet? Det visar sig att det är möjligt att tvinga förorenat vatten genom samma barriär genom att tillhandahålla tillräckligt tryck för att övervinna osmotiskt tryck. Denna idé, som kallas omvänd osmos, ligger bakom några av de mest populära vattenfiltreringssystemen i hemmet.

Omvänd osmos har nackdelar när den används för vattenfiltreringssystem. Det är långsamt och filtrerar inte bort farliga föroreningar som är lika små som vattenmolekyler, såsom klor, så det måste användas tillsammans med ett kolfilter. Dessutom filtrerar det bort några fördelaktiga mineraler, så om du har ett omvänd osmosfilter hemma är det en bra idé att äta frukt, grönsaker, gröna och andra livsmedel som innehåller mycket mineraler.