Osmos
Osmos är nettotransport av lösningsmedel genom ett membran som är mycket mer permeabelt för lösningsmedlet än för det lösta ämnet. Riktningen bestäms av lösningsmedlets kemiska potential, inte av en mystisk kraft som “drar vatten mot salt”.
Ett semipermeabelt membran skapar situationen
Om det lösta ämnet inte kan passera membranet men lösningsmedlet kan, kan sammansättningen inte utjämnas genom enkel diffusion av solut. Lösningsmedlet rör sig i den riktning som minskar skillnaden i dess kemiska potential; i en utspädd approximation vid samma temperatur och tryck är det vanligen mot sidan med fler lösta partiklar.
Osmotiskt tryck
För tillräckligt utspädda lösningar följer det osmotiska trycket en idealgaslik relation: π = iMRT. Det är användbart för att uppskatta molmassor hos makromolekyler eftersom ett mätbart tryck kan uppstå även vid låg koncentration.
Utforskare för osmotiskt tryck
Tonicitet är en biologisk tillämpning, inte en synonym
I celler är det avgörande om lösta ämnen kan passera membranet på den relevanta tidsskalan. En lösning kan vara isoosmotisk men inte isoton om dess solut snabbt går in i cellen. Tonicitet beror därför på både membranpermeabilitet och koncentration.
Verkliga lösningar avviker från idealformeln
van ’t Hoff-uttrycket fungerar bäst för utspädda lösningar. Elektrolytjoner interagerar, molekyler kan associera och membran är sällan perfekt selektiva. Noggrant kvantitativt arbete kräver aktiviteter och uppmätta osmotiska koefficienter, inte bara ideal partikelräkning.
Genomräknade exempel
1. Osmotiskt tryck för sackaros
Lösning
För 0,20 M sackaros vid 298 K med i≈1 fås π≈(0,20)(0,08206)(298)=4,89 atm.
2. Ideal jämförelse med NaCl
Lösning
Vid samma M och T ger ideal NaCl med i≈2 ungefär dubbelt så stort osmotiskt tryck som en icke-elektrolyt; verkliga lösningar avviker.
3. Omvänd osmos
Lösning
Om en lösning har π=25 bar överstiger 30 bar på lösningssidan π och kan driva lösningsmedlet motsatt den spontana osmotiska riktningen.