XuMuK.ru - Осмотичний тиск - Велика Радянська Енциклопедія


Осмот і чеський тиск е ня, дифузне тиск , термодинамічний параметр , Що характеризує прагнення розчину до зниження концентрації при зіткненні з чистим розчинником внаслідок зустрічної дифузії молекул розчиненого речовини і розчинника . якщо розчин відділений від чистого розчинника напівпроникною мембраною , То можлива лише одностороння дифузія - осмотичне всмоктування розчинника через мембрану в розчин . В цьому випадку осмотичний тиск стає доступною для прямого виміру величиною, рівною надлишковому тиску , Прикладеному з боку розчину при осмотическом рівновазі (Див. осмос ). осмотичний тиск обумовлено зниженням хімічного потенціалу розчинника в присутності розчиненої речовини . Тенденція системи вирівнювати хімічні потенціали у всіх частинах свого об'єму і перейти в стан з більш низьким рівнем вільної енергії викликає осмотичний (дифузійний) перенос речовини . осмотичний тиск в ідеальних і гранично розбавлених розчинах не залежить від природи розчинника і розчинених речовин ; при постійній температурі воно визначається тільки числом «кінетичних елементів» - іонів , молекул , Ассоциатов або колоїдних часток - в одиниці об'єму розчину . Перші виміри осмотичного тиску справив В. Пфеффер (1877), досліджуючи водні розчини тростинного цукру . Його дані дозволили Я. X. Вант-Гофф встановити (1887) залежність осмотичного тиску від концентрації розчиненого речовини , Збігається за формою з Бойля - Маріотта законом для ідеальних газів . Виявилося, що осмотичний тиск (P) чисельно дорівнює тиску , Яке надало б розчинена речовина , Якби воно при даній температурі знаходилося в стані ідеального газу і займало обсяг, рівний об'єму розчину . Для дуже розбавлених розчинів недіссоціірующіх речовин знайдена закономірність з достатньою точністю описується рівнянням: p V = nRT, де n - число молей розчиненого речовини в обсязі розчину V; R - універсальна газова постійна ; Т - абсолютна температура . В разі дисоціації речовини в розчині на іони в праву частину рівняння вводиться множник i> 1, коефіцієнт Вант-Гоффа; при асоціації розчиненої речовини i <1. Осмотичний тиск реального розчину (P ') завжди вище, ніж ідеального (p' '), причому відношення p' / p '' = g, зване осмотичним коефіцієнтом, збільшується із зростанням концентрації . розчини з однаковим осмотичним тиском називається ізотонічними або ізоосмотичними. Так, різні кровозамінники і фізіологічні розчини ізотонічни щодо внутрішніх рідин організму . якщо один розчин в порівнянні з іншим має більш високий осмотичний тиск , Його називають гіпертонічним, а має більш низьке осмотичний тиск - гіпотонічним.

осмотичний тиск вимірюють за допомогою спеціальних приладів - осмометрів. Розрізняють статичні і динамічні методи вимірювання. Перший метод заснований на визначенні надлишкового гідростатичного тиску по висоті стовпа рідини Н в трубці осмометрів (рис.) Після встановлення осмотичної рівноваги за однакової кількості зовнішніх тисків pA і рБ в камерах А і Б. Другий метод зводиться до виміру швидкостей v всмоктування і витискування розчинника з осмотической осередку при різних значеннях надлишкового тиску D p = pA - рБ з подальшою інтерполяцією отриманих даних до n = 0 при D p = p. Багато Осмометри дозволяють використовувати обидва методи. Одна з головних труднощів у вимірі осмотичного тиску - правильний підбір напівпроникних мембран . Зазвичай застосовують плівки з целофану , Природних і синтетичних полімерів , Пористі керамічні і скляні перегородки. Вчення про методи і техніку вимірювання осмотичного тиску називаються осмометрією . Основне застосування осмометрії - визначення молекулярної маси (М) полімерів . Значення М обчислюють з співвідношення , Де с - концентрація полімеру по масі; А - коефіцієнт, що залежить від будови макромолекули .

осмотичний тиск може досягати значних величин. Наприклад, 4% -ний розчин цукру при кімнатній температурі має осмотичний тиск близько 0,3 Мн / м2, а 53% -ний - близько 10 Мн / м2; осмотичний тиск морський води близько 0,27 Мн / м2.

Л. А. Шіц.

осмотичний тиск в клітинах тварин, рослин, мікроорганізмів і в біологічних рідинах залежить від концентрації речовин , Розчинених в їх рідких середовищах. Сольовий склад біологічних рідин і клітин , Характерний для організмів кожного виду, підтримується виборчої проникністю біологічних мембран для різних солей і активним транспортом іонів . Відносна постійність осмотичного тиску забезпечується водно-сольовий обмін, т. е. всмоктуванням, розподілом, споживанням і виділенням води і солей (Див. Виділення, Видільна система, Осморегуляція). У т. Н. гіперосмотичних організмів внутрішнє осмотичний тиск більше зовнішнього, у гіпоосмотіческіх - менше зовнішнього; у ізоосмотичних (пойкилоосмотічеських) внутрішнє осмотичний тиск дорівнює зовнішньому. У першому випадку нони активно поглинаються організмом і затримуються в ньому, а вода надходить через Біологічний. мембрани пасивно, відповідно до осмотичним градієнтом. Гіперосмотичним регуляція властива прісноводним організмам , Мор. хрящових риб (акули, скати) і всім рослинам. У організмів з гіпоосмотіческая регуляцією є пристосування для активного виділення солей . У костистих риб переважаючі в океанічних водах іони Na + і Cl- виділяються через зябра, у морських плазунів (змії і черепахи) і у птахів - через особливі сольові залози, розташовані в області голови. Іони Mg2 +, , у цих організмів виділяються через нирки. осмотичний тиск у гіпер- і гіпоосмотіческіх організмів може створюватися як за рахунок іонів , Переважаючих в зовнішньому середовищі, так і продуктів обміну. Наприклад, у акулових риб і скатів осмотичний тиск на 60% створюється за рахунок сечовини і тріметіламмонія; в плазмі крові ссавців - головним чином за рахунок іонів Na + і Cl-; в личинках комах - за рахунок різноманітних низькомолекулярних метаболітів . У морських одноклітинних, голкошкірих, головоногих молюсків, миксин і ін. Ізоосмотичних організмів , У яких осмотичний тиск визначається осмотическим тиском зовнішнього середовища і дорівнює йому, механізми осморегуляции відсутні (виключаючи клітинні).

Діапазон середніх величин осмотичного тиску в клітинах організмів , Нездатних підтримувати осмотичний гомеостаз , Досить широкий і залежить від виду і віку організму , типу клітин і осмотичного тиску довкілля . В оптимальних умовах осмотичний тиск клітинного соку наземних органів болотяних рослин коливається від 2 до 16 ат, у степових - від 8 до 40 ат. У різних клітинах рослини осмотичний тиск може різко відрізнятися (так, у мангрових осмотичний тиск клітинного соку близько 60 ат, а осмотичний тиск в судинах ксилеми не перевищує 1-2 ат). У гомоосмотіческіх організмів , Т. Е. Здатних підтримувати відносну сталість осмотичного тиску , Середньої величини і діапазон коливань осмотичного тиску різні (дощовий черв'як - 3,6-4,8 ат, прісноводні риби - 6,0-6,6, океанічні костисті риби - 7,8-8,5, акуловиє - 22,3-23,2, ссавці - 6 , 6-8,0 ат). У ссавців осмотичний тиск більшості біологічних рідин одно осмотическому тиску крові (Виняток становлять рідини , Що виділяються деякими залозами , - слина, піт, сеча та ін.). осмотичний тиск , Створюване в клітинах тварин високомолекулярними сполуками ( білки , полісахариди і ін.), незначно, але відіграє важливу роль в обміні речовин (Див. Онкотическое тиск ).

Ю. В. Наточин, В. В. Кабанов.

Літ .: Мелвін-Хьюз Е. А., Фізична хімія , Пров. з англ., кн. 1-2, М., 1962; курс фізичної хімії , Під ред. Я. І. Герасимова, т. 1-2, М. - Л., 1963-1966; Пасинський А. Г., Поверхневі явища , 3 вид., М., 1968: Проссер Л., Браун Ф., Порівняльна фізіологія тварин, пер. з англ., М., 1967; Гріффін Д., Новик Ел., Живий організм , Пров. з англ., 1973; Нобел П., Фізіологія рослинної клітини (Фізико-хімічний підхід), пров. з англ., М., 1973.


Принципова схема осмометрі: А - камера для розчину ; Б - камера для розчинника ; М - мембрана . рівні рідини в трубках при осмотическом рівновазі : А і б - в умовах рівності зовнішніх тисків в камерах А і Б, коли r А = r Б, при цьому Н - стовп рідини , Врівноважує осмотичний тиск ; б - в умовах нерівності зовнішніх тисків , Коли r А - r Б = p.