परासरण

परासरण विलायक का चयनात्मक झिल्ली के पार ऐसा शुद्ध परिवहन है जो रासायनिक-संभावित अंतर से प्रेरित होता है। सरल पतला घोल में आसमाटिक दबाव π≈आईएमआरटी उस बाहरी दबाव को दर्शाता है जो शुद्ध परासरण रोक सके।

रासायनिक क्षमता का दृष्टिकोण

विलेय जोड़ने से विलायक का रासायनिक क्षमता बदलता है। चयनात्मक झिल्ली के दोनों ओर विलायक रासायनिक क्षमता असमान हो तो विलायक उस दिशा में नेट माइग्रेट करता है जो संतुलन की ओर ले जाए।

सिर्फ 'पानी पतला से संकेंद्रित घोल की ओर जाता है' स्मरणीय उपयोगी है, लेकिन दबाव और अआदर्श प्रभाव होने पर रासायनिक-संभावित विवरण अधिक सामान्य और सुरक्षित है।

आसमाटिक दबाव

आदर्श घोल पतला करें में वैन ’t हॉफ संबंध π=आईएमआरटी उपयोगी है। M विलेय मात्रा और i वैन ’t हॉफ कारक प्रभावी विघटित-कण गणना दर्शाता है। गैर-इलेक्ट्रोलाइट आदर्श मामला में i≈1।

इलेक्ट्रोलाइट्स में पूर्ण स्वतंत्र-आयन पृथक्करण मानने से आदर्श i मिलता है, लेकिन आयन युग्मन और आदर्शहीनता के कारण मापा गया i कम या एकाग्रता पर निर्भर हो सकता है।

आइसोटोनिक, हाइपोटोनिक, हाइपरटोनिक

जैविक संदर्भ में टॉनिकिटी झिल्ली-घुमावदार और गैर पारगम्य विलेय पर निर्भर करती है, केवल कुल परासारिता पर नहीं। आइसोटोनिक समाधान सेल मात्रा में कोई शुद्ध दीर्घकालिक परिवर्तन नहीं देता है।

हाइपोटोनिक पर्यावरण कोशिकाएं में जल प्रवेश और सूजन; हाइपरटोनिक में पानी की हानि और सिकुड़न कर सकता है। पादप कोशिकाएँ में कोशिका भित्ति और स्फीति अतिरिक्त यांत्रिक प्रतिक्रिया देते हैं।

रिवर्स ऑस्मोसिस

यदि समाधान पक्ष पर आसमाटिक दबाव से अधिक बाहरी दबाव लगाया जाए, विलायक प्राकृतिक आसमाटिक दिशा के विपरीत झिल्ली से गुजर सकता है। रिवर्स ऑस्मोसिस अलवणीकरण इसी सिद्धांत पर काम करती है।

वास्तविक प्रणालियाँ में एकाग्रता ध्रुवीकरण, झिल्ली का दूषण और परिमित नमक अस्वीकृति ऊर्जा आवश्यकता बढ़ाते हैं। थर्मोडायनामिक न्यूनतम और संयंत्र परिचालन दबाव अलग हो सकते हैं।

ओस्मोलैरिटी और इकाइयाँ

आसमाटिक एकाग्रता अक्सर ओस्मोल/L या ओस्मोल/kg में व्यक्त किया होती है। मोलरिटी और मोललिटी को बिना भेद उपयोग न करें, विशेषकर उच्च सांद्रता या तापमान में परिवर्तन में।

π=आईएमआरटी में R इकाइयों का दबाव विकल्प से सुसंगत रखें। यदि R=0.082057 L atm mol⁻¹ K⁻¹ है तो M mol/L और π atm में मिलता है।

झिल्ली चयनात्मकता और वास्तविक परिवहन

असली झिल्ली पूरी तरह आदर्श अर्धपारगम्य नहीं होती। विलायक पारगम्यता परिमित होती है और कुछ विलेय रिसाव कर सकते हैं। परावर्तन गुणांक σ का उपयोग यह बताने के लिए किया जा सकता है कि झिल्ली किसी विलेय को कितनी प्रभावी तरह रोकती है; आदर्श अस्वीकृति पर σ≈1।

जैविक झिल्ली में चैनल, पंप और सक्रिय परिवहन भी एकाग्रता में अंतर को बनाए या बदल सकते हैं। इसलिए सेल-वॉल्यूम प्रतिक्रिया को शुद्ध निष्क्रिय परासरण से अलग करने के लिए झिल्ली परिवहन तंत्र जानना आवश्यक है।

अभ्यास

ग्लूकोज समाधान

0.10 M ग्लूकोज, 298 K, i=1।

हल: π≈0.10×0.082057×298≈2.45 atm।

आदर्श NaCl

0.10 M, आदर्श i≈2।

हल: π आदर्श अनुमान ग्लूकोज के लगभग दोगुना, ≈4.9 atm।

रिवर्स ऑस्मोसिस

फ़ीड π=25 bar।

हल: नेट रिवर्स फ्लो के लिए दबाव डाला को आदर्श सीमा से ऊपर होना चाहिए।