Osmosė
Osmosė yra grynasis tirpiklio judėjimas per membraną, kuri tirpiklį praleidžia daug lengviau nei ištirpusią medžiagą. Kryptį lemia tirpiklio cheminis potencialas, o ne kokia nors „vandenį prie druskos traukianti“ jėga.
Pusiau laidi membrana sukuria sąlygas
Jei ištirpusi medžiaga membranos nekerta, o tirpiklis gali kirsti, įprastas abiejų komponentų susimaišymas difuzijos būdu neįmanomas. Tirpiklis juda į mažesnio cheminio potencialo pusę; esant vienodai T ir P praskiestuose tirpaluose tai paprastai yra pusė, kurioje daugiau ištirpusių dalelių. Be selektyvaus pralaidumo problema tampa paprasta difuzija.
Osmosinis slėgis atsveria tekėjimo tendenciją
Idealiam praskiestam tirpalui π=iMRT. π — papildomas slėgis, kurį reikėtų taikyti tirpalo pusei, kad sustotų grynasis tirpiklio patekimas; M — molinė koncentracija, T — absoliutinė temperatūra, o i apytikriai įvertina efektyvų dalelių skaičių iš vieno formulės vieneto. Slėgis yra cheminio potencialo skirtumą atsveriantis termodinaminis kintamasis.
Osmosinio slėgio skaičiuoklė
Toniškumas yra biologinė sąvoka, ne sinonimas
Ląstelėse svarbu, kurios ištirpusios medžiagos gali pereiti membraną per nagrinėjamą laiką. Tirpalas gali būti izoosmosinis, bet ne izotoninis, jei jo tirpinys greitai patenka į ląstelę. Todėl hipotoninis, izotoninis ir hipertoninis apibūdinimas priklauso ir nuo membranos pralaidumo.
Realūs tirpalai nukrypsta nuo idealios formulės
van ’t Hoffo lygtis geriausiai tinka praskiestiems tirpalams. Elektrolitų jonai sąveikauja, molekulės gali asociuotis, o tikros membranos nėra idealios. Didesnėms koncentracijoms naudojami aktyvumai ir osmosiniai koeficientai. Atvirkštinėje osmozėje išorinis slėgis, didesnis už π, apverčia savaiminę tirpiklio tekėjimo kryptį.
Išspręsti pavyzdžiai
1. Sacharozės osmosinis slėgis
Sprendimas
0,20 M sacharozės tirpalui 298 K temperatūroje ir i≈1: π≈(0,20)(0,08206)(298)=4,89 atm.
2. Idealus NaCl palyginimas
Sprendimas
Esant vienodam M ir T idealus NaCl, kai i≈2, duoda maždaug dvigubą osmosinį slėgį, palyginti su nedisocijuojančia medžiaga; realūs joniniai tirpalai nukrypsta.
3. Atvirkštinė osmozė
Sprendimas
Jei π=25 bar, 30 bar slėgis tirpalo pusėje viršija π ir gali pakeisti grynojo tirpiklio srauto kryptį.