Осмоза
Осмоза је нето кретање растварача кроз мембрану која је много пропуснија за растварач него за растворену супстанцу. Смер одређује хемијски потенцијал растварача, а не нека тајанствена сила која „вуче воду ка соли“.
Полупропусна мембрана ствара услове
Ако растворена супстанца не може да прође, а растварач може, обично мешање обе компоненте је онемогућено. Растварач тежи страни где му је хемијски потенцијал мањи; код разблажених раствора при истом T и P то је обично страна са већом концентрацијом честица.
Селективна пропустљивост је неопходна. Ако обе компоненте слободно пролазе, проблем постаје обична дифузија.
Осмотски притисак уравнотежује ток
За идеалан разблажен раствор π = iMRT. π је осмотски притисак, M моларна концентрација, T апсолутна температура, а i ефективни број растворених честица по формулској јединици.
Осмотски притисак је додатни притисак који би требало применити на страну раствора да се заустави нето улазак растварача. Притисак је термодинамичка променљива која може да уравнотежи разлику хемијског потенцијала.
Осмотски притисак
Тоничност је биолошка примена, не синоним
Код ћелија је важно који растворени молекули могу проћи кроз мембрану у посматраном времену. Раствор може бити изоосмотски, али не и изотоничан ако растворена супстанца брзо улази у ћелију.
Хипотоничан и хипертоничан зато описују ефекат на запремину ћелије за конкретну мембрану, не само укупан број честица.
Реални раствори одступају од идеалне формуле
van ’t Hoff-ов израз најбоље ради у разблаженим растворима. Јони међусобно делују, молекули се могу удруживати, а мембране нису савршено селективне.
За прецизан рад користе се активности и осмотски коефицијенти. Обрнута осмоза примењује притисак већи од π и потискује растварач у супротном смеру, нпр. при десалинизацији.
Решени примери
1. Сахароза
0,20 M сахарозе на 298 K, i≈1. Одредите π у atm.
Решење
π = (0,20)(0,08206)(298) ≈ 4,89 atm.
2. NaCl и сахароза
Зашто 0,20 M NaCl идеално даје већи π?
Решење
NaCl дисосује у приближно два јона, па је i≈2; сахароза има i≈1. Осмотски притисак је приближно двострук.
3. Обрнута осмоза
Раствор има π = 25 bar. Шта се дешава ако се примени 30 bar?
Решење
Пошто је спољни притисак већи од π, растварач се може покренути у обрнутом смеру.
Корисна провера је да се проблем формулише преко хемијског потенцијала растварача: растворена супстанца га снижава при истој температури и притиску, а механички притисак на страни раствора може да га поново повећа. У осмотској равнотежи нето ток растварача је нула, иако молекули непрекидно пролазе кроз мембрану у оба смера. У биолошком систему зато треба навести пропустљивост мембране и временску скалу пре закључка о тоничности.