Osmoosin määritelmä
Osmoosi on liuottimen spontaani kulku (joka vesistöissä on yleensä vesi), liuoksesta, jossa liuenneet aineet laimennetaan enemmän siihen, jossa ne ovat väkevämpiä; tämä liike - joka tapahtuu puoliläpäisevän kalvon läpi - jatkuu, kunnes saavutetaan tasapainotilanne, jossa molemmat liuokset saavat ja pitävät yllä samaa pitoisuutta.
Käytännön esimerkki
Osmoosin käsitteen selkeyttämiseksi on kuviteltava, että astia on jaettu kahteen osaan, joilla on yhtä suuri tilavuus (A ja B) puoliläpäisevästä kalvosta (eli läpäisevää vain liuottimelle - tässä tapauksessa vedelle - eikä liuenneelle aineelle). Lokerossa A on vesiliuos, jossa liuoksessa on ruokalusikallinen glukoosia, kun taas osassa B on vesipitoinen liuos, jonka tilavuus on yhtä suuri, jossa kolme ruokalusikallista glukoosia liuotettiin (se on siten konsentroitu). Tämä ero synnyttää glukoosin pitoisuuden gradientin kalvon sivuilla, ja koska tämä sokeri ei voi kulkea sen läpi, tasapaino saavutetaan veden kulkiessa osastosta A (jossa glukoosi on eniten laimennettu) osastoon B (missä se on eniten runsaasti). Jos haluat, voidaan myös sanoa, että vesi kulkee osmoosin läpi liuoksesta, jossa se on väkevämpi (A) siihen, jossa se on vähemmän keskittynyt (B).
Tämän virtauksen jälkeen B-taso kasvaa ja pienenee A: ssa, mikä luo jonkin verran eroa tasojen välillä. Tämä ilmiö päättyy, kun molemmat liuokset saavuttavat saman pitoisuuden ja pitävät sen vakiona.
Hypotoniset, isotoniset ja hypertoniset ratkaisut
Otetaan kaksi liuosta, joissa on erilaiset moolipitoisuudet (erilainen hiukkasten liuos), liuos, jossa on pienin molaarinen ja hypertoninen konsentraatio, määritellään hypotoniseksi. Kaksi liuosta ovat sen sijaan isotonisia (tai ekvimolaarisia), kun niillä on sama pitoisuus.
Juuri esitetyssä esimerkissä ratkaisu B on hypertoninen (siksi se sisältää enemmän liuenneita aineita) kuin toinen (määritelty hypotoniseksi); sen vuoksi normaaliolosuhteissa liuotin liikkuu osmoosin avulla hypotonisesta hypertoniseen liuokseen. Puhuimme vakioehdoista, koska fysiikan lakeilla pelaamalla on mahdollista kumota osmoosin käsite ja suosia liuottimen kulkeutumista eniten laimennetusta konsentraatiosta kaikkein keskittyneimpään (käänteisosmoosiin).
Osmoottinen paine ja käänteisosmoosi
Kuten tähän mennessä on esitetty, osmoosin tuottaman liuottimen nettovirtaus jatkuu, kunnes molemmat liuokset ovat saavuttaneet saman konsentraation. No, tämä liike voidaan torjua, pysäyttää tai jopa kääntää kääntämällä painetta korkeimmalle konsentraatiolle.
Edellisessä esimerkissä riittää, että sijoitetaan mäntä osastoon B (jonka muistamme olevan suurempi pitoisuus) ja työnnä se alaspäin tietyllä voimalla, jotta veden kulkeutuminen A: han suotuisasti; tässä tapauksessa puhumme käänteisosmoosista.
Osmoottinen paine on paine, joka vastustaa tarkasti liuottimen kulkua puoliläpäisevän kalvon läpi; näin ollen se on paine, jota tarvitaan osmoosin torjumiseksi.
Tähän mennessä sanotun mukaan kahdella isotonisella liuoksella on sama osmoottinen paine; korostaa siksi, että osmoottinen paine riippuu yksinomaan liuoksessa läsnä olevien hiukkasten määrästä eikä niiden luonteesta.
Osmoosi ja ihmiskeho
Ihmisen kehon soluja ympäröivät plasmamembraanit ovat itse asiassa puoliläpäiseviä kalvoja, jotka mahdollistavat pienen molekyylin (kuten veden ja urean), mutta ei suurempien molekyylipainoltaan (kuten proteiinit, aminohapot ja sokerit). Siksi kehon nesteiden osmoottiset tasapainot ovat välttämättömiä, jotta soluille voidaan taata optimaalinen elinympäristö.
Jos otamme solun punaisen verisolun kaltaiseksi ja upotamme sen hypotoniseen liuokseen, tämä - osmoosin - läpi tulee turvotusta (jonka antaa vesi), joka voi jopa aiheuttaa sen räjähtämisen. Päinvastoin, jos se upotetaan hypertoniseen liuokseen, solu kärsii veden kulkeutumisesta ulospäin vakavaan kuivumiseen, joka tekee siitä rypistyneen. Onneksi ihmisen organismissa solut upotetaan isotonisiin liuoksiin niiden sisäisen ympäristön suhteen, ja on olemassa erilaisia järjestelmiä näiden nesteiden pitämiseksi osmoottisessa tasapainossa.
Osmoottinen paine ja elintarvikkeiden säilyttäminen
Ajatelkaamme hetkeksi kotitekoista hilloa ... sokeria lisätään runsaasti paitsi sen maun parantamiseksi, myös ennen kaikkea sen säilyvyyden lisäämiseksi. Kuitenkin sokeri on tärkeä osa monien mikro-organismien elämää, jotka osallistuvat tuotteen hajoamiseen. Tämä ilmeinen ristiriita poistetaan osmoosin käsitteestä.
