Osmoos

Keemiline potentsiaal

Lahusti liigub spontaanselt suunas, mis alandab sobivat vabaenergia potentsiaali membraani poolt seatud piirangute korral.

Mittepermeantne soluut vähendab lahusti keemilist potentsiaali; rõhuerinevus võib seda mõju tasakaalustada.

Osmootne rõhk

Lahjas ideaalses lahuses π=iMRT. i on van 't Hoffi tegur, M molaarsus, R gaasikonstant ja T absoluutne temperatuur.

Kontsentreeritud lahustes tuleb arvestada aktiivsusi ja osmootseid koefitsiente.

Membraani selektiivsus

Osmoos sõltub sellest, millised osakesed membraani läbivad. Kui soluut läbib vabalt, võib kontsentratsioonigradient kaduda ja lihtne osmootse rõhu pilt ei kirjelda kogu dünaamikat.

Bioloogiliste membraanide puhul eristatakse seetõttu osmolaarsust ja toonilisust.

Toonilisus

Hüpotooniline keskkond võib põhjustada vee sissevoolu rakku ja hüpertooniline väljavoolu, kui vastavad soluutid on efektiivselt mittepermeantsed.

Toonilisus kirjeldab konkreetse membraani mõju raku mahule, mitte lihtsalt lahuse koguosakeste kontsentratsiooni.

Aquaporinid ja kiirus

Aquaporinid suurendavad membraani veepermeaablust ning võivad drastiliselt kiirendada tasakaalu saavutamist.

Nad ei muuda termodünaamilise tasakaalu suunda, vaid peamiselt transpordi kineetikat.

Pöördosmoos

Kui kontsentreeritud poolele rakendatakse osmootsest rõhust suurem rõhk, võib solvent netovoolu suund pöörduda.

Magestamisel tuleb lisaks ideaalsele termodünaamikale arvestada membraani fouling'u, concentration polarization'i ja energiakadudega.

Tasakaal ja dünaamika

Osmootses tasakaalus liiguvad veemolekulid membraani mõlemas suunas endiselt; null on netovool, mitte mikroskoopiline liikumine.

Seetõttu võivad kaks membraani jõuda sama lõppseisundini väga erineva ajaga. Permeaablus määrab kiiruse, termodünaamika lõpptasakaalu.

Lahendatud näide