Головна

   Велика Радянська Енциклопедія

Осмотичний тиск

   
 

Осмотичний тиск , дифузне тиск, термодинамічний параметр, що характеризує прагнення розчину до пониження концентрації при зіткненні з чистим розчинником внаслідок зустрічної дифузії молекул розчиненої речовини і розчинника. Якщо розчин відділений від чистого розчинника напівпроникною мембраною, то можлива лише одностороння дифузія - осмотичний всмоктування розчинника через мембрану в розчин. У цьому випадку О. д. стає доступною для прямого вимірювання величиною, рівною надлишковому тиску, прикладеному з боку розчину при осмотичній рівновазі (див. Осмос ). О. д. обумовлено пониженням хімічного потенціалу розчинника в присутності розчиненої речовини. Тенденція системи вирівнювати хімічні потенціали у всіх частинах свого об'єму і перейти в стан з більш низьким рівнем вільної енергії викликає осмотичний (дифузійний) перенос речовини. О. д. в ідеальних і гранично розведених розчинах не залежить від природи розчинника і розчинених речовин; при постійній температурі воно визначається тільки числом "кінетичних елементів" - іонів, молекул, асоціатів або колоїдних часток - в одиниці об'єму розчину. Перші виміри О. д. виробив В. Пфеффер (1877), досліджуючи водні розчини тростинного цукру. Його дані дозволили Я. X. Вант-Гофф встановити (1887) залежність О. д. від концентрації розчиненого речовини, збігається за формою з Бойля - Маріотта законом для ідеальних газів. Виявилося, що О. д. (p) чисельно дорівнює тиску, яке надало б розчинена речовина, якщо б воно при даній температурі знаходилось в стані ідеального газу і займало об'єм, рівний об'єму розчину. Для вельми розбавлених розчинів недіссоціірующіх речовин знайдена закономірність з достатньою точністю описується рівнянням: pV = nRT , де n - число молей розчиненої речовини в об'ємі розчину V; R - універсальна газова постійна; Т - абсолютна температура. У разі дисоціації речовини в розчині на іони в праву частину рівняння вводиться множник i> 1, коефіцієнт Вант-Гоффа; при асоціації розчиненої речовини i <1. О. д. реального розчину (p ') завжди вище, ніж ідеального (p''), причому відношення p' / p'' = g, зване осмотичним коефіцієнтом, збільшується з ростом концентрації. Розчини з однаковим О. д. називається ізотонічними або ізоосмотичними. Так, різні кровозамінники та фізіологічні розчини ізотонічни щодо внутрішніх рідин організму. Якщо один розчин порівняно з іншим має більш високий О. д., його називають гіпертонічним, а має більш низьке О. д. - гіпотонічним.

О. д. вимірюють за допомогою спеціальних приладів - осмометрів. Розрізняють статичні і динамічні методи вимірювання. Перший метод заснований на визначенні надлишкового гідростатичного тиску по висоті стовпа рідини Н в трубці осмометрів ( рис. ) Після встановлення осмотичної рівноваги при рівності зовнішніх тисків pA и рБ в камерах А і Б. Другий метод зводиться до виміру швидкостей v всмоктування і витискування розчинника з осмотической осередку при різних значеннях надлишкового тиску D p = pA - рБ з подальшою інтерполяцією отриманих даних до n = 0 при D p = p. Багато Осмометри дозволяють використовувати обидва методи. Одна з головних труднощів у вимірі О. д. - правильний підбір напівпроникних мембран. Зазвичай застосовують плівки з целофану, природних і синтетичних полімерів, пористі керамічні і скляні перегородки. Вчення про методи і техніці вимірювання О. д. називаються осмометром. Основний додаток осмометрії - визначення молекулярної маси (М) полімерів. Значення М обчислюють із співвідношення , де с - концентрація полімеру по масі; А - коефіцієнт, залежить від будови макромолекули.

О. д. може досягати значних величин. Наприклад, 4%-ний розчин цукру при кімнатній температурі має О. д. близько 0,3 Мн / м 2, а 53%-ний - близько 10 Мн / м 2; О. д. морської води близько 0,27 Мн / м 2.

© Л. А. Шіц.

О. д. в клітинах тварин, рослин, мікроорганізмів і в біологічних рідинах залежить від концентрації речовин, розчинених у їх рідких середовищах. Сольовий склад біологічних рідин і клітин, характерний для організмів кожного виду, підтримується виборчої проникністю біологічних мембран для різних солей і активним транспортом іонів. Відносна постійність О. д. забезпечується водно-сольовим обміном , тобто всмоктуванням, розподілом, споживанням і виділенням води і солей (див. Виділення , Видільна система , Осморегуляція ). У т. н. гіперосмотичних організмів внутрішнього О. д. більше зовнішнього, у гіпоосмотіческіх - менше зовнішнього; у ізоосмотичних (пойкилоосмотічеських) внутрішнє О. д. дорівнює зовнішньому. У першому випадку нони активно поглинаються організмом і затримуються в ньому, а вода надходить через Біологічний. мембрани пасивно, відповідно до осмотичним градієнтом. Гіперосмотичним регуляція властива прісноводним організмам, мор. хрящових риб (акули, скати) і всім рослинам. У організмів з гіпоосмотіческая регуляцією є пристосування для активного виділення солей. У костистих риб переважаючі в океанічних водах іони Na ??+ і Cl - виділяються через зябра, у морських плазунів (змії і черепахи) і у птахів - через особливі сольові залози, розташовані в області голови. Іони Mg 2+, , ? У цих організмів виділяються через нирки. О. д. у гіпер-і гіпоосмотіческіх організмів може створюватися як за рахунок іонів, переважаючих в зовнішньому середовищі, так і продуктів обміну. Наприклад, у акулових риб і скатів О. д. на 60% створюється за рахунок сечовини і тріметіламмонія; в плазмі крові ссавців - головним чином за рахунок іонів Na + і Cl -; в личинках комах - за рахунок різноманітних низькомолекулярних метаболітів. У морських одноклітинних, голкошкірих, головоногих молюсків, миксин та ін ізоосмотичних організмів, у яких О. д. визначається О. д. зовнішнього середовища і дорівнює йому, механізми осморегуляціі відсутні (виключаючи клітинні).

Діапазон середніх величин О. д. в клітинах організмів, не здатних підтримувати осмотичний гомеостаз , досить широкий і залежить від виду та віку організму, типу клітин і О. д. навколишнього середовища. В оптимальних умовах О. д. клітинного соку наземних органів болотяних рослин коливається від 2 до 16 ат , у степових - від 8 до 40 ат . У різних клітинах рослини О. д. може різко відрізнятися (так, у мангрових О. д. клітинного соку близько 60 ат , а О. д. в судинах ксилеми не перевищує 1-2 ат ). У гомойосмотіческіх організмів, тобто здатних підтримувати відносну сталість О. д., середньої величини і діапазон коливань О. д. різні (дощовий черв'як - 3,6-4,8 ат , прісноводні риби - 6,0-6,6, океанічні костисті риби - 7,8-8,5, акуловиє - 22,3-23,2, ссавці - 6,6-8,0 ат ). У ссавців О. д. більшості біологічних рідин дорівнює О. д. крові (виняток становлять рідини, що виділяються деякими залозами, - слина, піт, сеча та ін.) О. д., створюване в клітках тварин високомолекулярними сполуками (білки, полісахариди та ін.), незначно, але відіграє важливу роль в обміні речовин (див. Онкотичний тиск ).

© Ю. В. Наточин, В. В. Кабанов.

© Літ.: Мелвін-Хьюз Е. А., Фізична хімія, пер. з англ., кн. 1-2, М., 1962; Курс фізичної хімії, під ред. Я. І. Герасимова, т. 1-2, М. - Л., 1963-1966; Пасинський А. Г., Колоїдна хімія, 3 вид., М., 1968: Проссер Л., Браун Ф., Порівняльна фізіологія тварин, пер. з англ., М., 1967; Гріффін Д., Новик Ел., Живий організм, пров. з англ., 1973; Нобел П., Фізіологія рослинної клітини (фізико-хімічний підхід), пров. з англ., М., 1973.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
© 2014-2022  vre.pp.ua