Осмос

Хімічний потенціал

Розчинник самочинно рухається в напрямі зменшення відповідного вільноенергетичного потенціалу за обмежень мембрани.

Непроникний solute знижує хімічний потенціал розчинника; різниця тиску може компенсувати цей внесок.

Осмотичний тиск

Для розбавленого ідеального розчину π=iMRT, де i — фактор ван 'т Гоффа, M — молярність, R — газова стала, T — абсолютна температура.

За високих концентрацій потрібні activities і osmotic coefficients.

Селективність мембрани

Осмос залежить від того, які частинки проходять крізь мембрану. Якщо solute проходить вільно, градієнт може зникнути, і проста модель π=iMRT не описує всю динаміку.

У біології тому розрізняють osmolarity і tonicity.

Тонічність

Гіпотонічне середовище може спричинити вхід води в клітину, гіпертонічне — вихід, якщо відповідні solutes практично непроникні.

Тонічність — функціональна властивість конкретної мембрани щодо зміни об’єму клітини.

Аквапорини

Аквапорини різко підвищують водопроникність мембрани й можуть змінити час встановлення рівноваги.

Вони не змінюють напрям термодинамічної рушійної сили, а переважно впливають на kinetics.

Зворотний осмос

Якщо на концентровану сторону прикласти тиск більший за осмотичний, напрям чистого потоку розчинника можна змінити.

Реальні системи опріснення також мають fouling, concentration polarization та енергетичні втрати.

Рівновага залишається динамічною

За осмотичної рівноваги молекули води й далі проходять крізь мембрану в обох напрямках; нульовим є net flux, а не мікроскопічний рух.

Тому однаковий кінцевий стан може встановлюватися за дуже різний час залежно від permeability мембрани.

Розібраний приклад