Osmose

Osmose er nettobevægelse af opløsningsmiddel gennem en membran, der er langt mere permeabel for opløsningsmidlet end for det opløste stof. Retningen bestemmes af opløsningsmidlets kemiske potentiale, ikke af en mystisk kraft der “trækker vand mod salt”.

En semipermeabel membran skaber situationen

Hvis det opløste stof ikke kan passere membranen, men opløsningsmidlet kan, kan sammensætningen ikke udlignes ved simpel diffusion af solut. Opløsningsmidlet bevæger sig i den retning, der mindsker forskellen i dets kemiske potentiale; i en fortyndet tilnærmelse ved samme temperatur og tryk er det typisk mod siden med flere opløste partikler.

Osmotisk tryk. For tilstrækkeligt fortyndede opløsninger følger det osmotiske tryk en idealgaslignende relation: π = iMRT. Det er nyttigt til at estimere molarmasser af makromolekyler, fordi der kan opstå et målbart tryk selv ved lav koncentration.

Osmotisk tryk

For tilstrækkeligt fortyndede opløsninger følger det osmotiske tryk en idealgaslignende relation: π = iMRT. Det er nyttigt til at estimere molarmasser af makromolekyler, fordi der kan opstå et målbart tryk selv ved lav koncentration.

Udforsker for osmotisk tryk

Molaritet M Temperatur K faktor i

Tryk kan modvirke osmose. En modsat rettet trykforskel kan opveje forskellen i kemisk potentiale. Ved omvendt osmose påføres opløsningssiden et tryk større end π, så opløsningsmidlet drives modsat den spontane osmotiske retning; det er grundprincippet i mange afsaltningsanlæg.

Tonicitet er en biologisk anvendelse, ikke et synonym

I celler er det afgørende, om solutter kan krydse membranen på den relevante tidsskala. En opløsning kan være iso-osmotisk uden at være isotonisk, hvis dens solut hurtigt trænger ind i cellen. Tonicitet afhænger derfor af både membranpermeabilitet og koncentration.

Virkelige opløsninger afviger fra idealformlen

van ’t Hoff-udtrykket virker bedst for fortyndede opløsninger. Elektrolytioner vekselvirker, molekyler kan associere, og membraner er sjældent perfekt selektive. Præcist kvantitativt arbejde kræver aktiviteter og målte osmotiske koefficienter, ikke kun ideel partikeltælling.

Gennemregnede eksempler

1. Osmotisk tryk for sakkarose

Løsning

For 0,20 M sakkarose ved 298 K med i≈1 fås π≈(0,20)(0,08206)(298)=4,89 atm.

2. Ideel sammenligning med NaCl

Løsning

Ved samme M og T giver ideelt NaCl med i≈2 omtrent dobbelt så stort osmotisk tryk som en ikke-elektrolyt; virkelige opløsninger afviger.

3. Omvendt osmose

Løsning

Hvis en opløsning har π=25 bar, overstiger 30 bar på opløsningssiden π og kan drive opløsningsmidlet modsat den spontane osmotiske retning.