Ozmózis
Az ozmózis az oldószer nettó mozgása olyan membránon keresztül, amely az oldószert sokkal könnyebben engedi át, mint az oldott anyagot. Az irányt az oldószer kémiai potenciálja szabja meg, nem valamiféle „sóhoz húzó” erő.
A féligáteresztő membrán hozza létre a helyzetet
Ha az oldott anyag nem, az oldószer viszont átjuthat a membránon, a két komponens szabad diffúziójával történő egyszerű keveredés nem lehetséges. Az oldószer az alacsonyabb kémiai potenciálú oldal felé tart; azonos T és P mellett, híg oldatokban ez rendszerint a nagyobb oldottrészecske-koncentrációjú oldal. A szelektív áteresztés a lényeg.
Az ozmotikus nyomás kiegyenlíti az áramlási hajlamot
Ideális híg oldatra π=iMRT. π az a többletnyomás, amelyet az oldat oldalára kellene kifejteni a nettó oldószer-beáramlás megállításához; M a moláris koncentráció, T az abszolút hőmérséklet, i pedig a képletegységenként létrejövő effektív részecskeszámot közelíti. A nyomás a kémiai potenciálkülönbséggel szemben ható termodinamikai változó.
Ozmotikusnyomás-vizsgáló
A tonicitás biológiai alkalmazás, nem szinonima
Sejteknél az számít, mely oldott anyagok tudnak átjutni a membránon a vizsgált időskálán. Egy oldat lehet izoozmotikus, mégsem izotóniás, ha az oldott komponens gyorsan belép a sejtbe. A hipotóniás, izotóniás és hipertóniás minősítés tehát a membrán permeabilitásától is függ.
A valós oldatok eltérnek az ideális képlettől
A van ’t Hoff-képlet híg oldatokra a legjobb. Elektrolitok ionjai kölcsönhatnak, molekulák asszociálhatnak, a membránok pedig nem tökéletesek. Nagyobb koncentrációnál aktivitásokat és ozmotikus együtthatókat használunk. Fordított ozmózisban π-nél nagyobb külső nyomással a spontán áramlás iránya megfordítható.
Kidolgozott példák
1. Szacharóz ozmotikus nyomása
Megoldás
0,20 M szacharóznál, 298 K-en és i≈1 esetén π≈(0,20)(0,08206)(298)=4,89 atm.
2. Ideális NaCl-összehasonlítás
Megoldás
Azonos M és T mellett ideális NaCl i≈2 értékkel körülbelül kétszer akkora ozmotikus nyomást ad, mint egy nem disszociáló oldott anyag; a valós ionos oldatok eltérnek ettől.
3. Fordított ozmózis
Megoldás
Ha π=25 bar, az oldat oldalára adott 30 bar meghaladja az ozmotikus nyomást, így a nettó oldószeráramlás megfordítható.