Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Osmootiline (hüdrostaatiline) rõhk
- Osmootse rõhu ja lahustunud kontsentratsiooni suhe
- Pange ennast proovile
Osmoos on protsess, mis toimub kahe poolläbilaskva barjääriga eraldatud mahuti vahel. Kui barjääril on piisavalt suured poorid veemolekulide läbimiseks, kuid piisavalt väikesed, et lahustunud aine molekule blokeerida, voolab vesi väiksema lahustunud aine kontsentratsiooniga küljelt suurema kontsentratsiooniga küljele. Seda protsessi jätkatakse seni, kuni lahustunud aine kontsentratsioon on mõlemal küljel võrdne või rõhu all oleva ruumala muutus külje peal, kui suurem kontsentratsioon, ületab jõu, mis juhib vett läbi tõkke. See rõhk on osmootne või hüdrostaatiline rõhk ja see varieerub otseselt sõltuvalt lahustunud aine kontsentratsiooni erinevusest kahe poole vahel.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Läbi mitteläbilaskva barjääri juhitav osmootne rõhk suureneb lahustunud aine kontsentratsiooni erinevusega tõkke mõlemal küljel. Kui lahust sisaldab rohkem kui ühte lahustunud ainet, lahutatakse lahustunud ainete kogu kontsentratsiooni määramiseks kõigi lahustunud ainete kontsentratsioonid. Osmootne rõhk sõltub ainult lahustunud osakeste arvust, mitte nende koostisest.
Osmootiline (hüdrostaatiline) rõhk
Tegelik mikroskoopiline protsess, mis osmoosi juhib, on natuke salapärane, kuid teadlased kirjeldavad seda nii: Veemolekulid on pideva liikumise olekus ja nad rändavad vabalt läbi piiramatu anuma, et nende kontsentratsioon võrdsustuks. Kui sisestate mahutisse tõkkepuu, mille kaudu nad pääsevad läbi, teevad nad seda. Kui aga barjääri üks külg sisaldab lahust, mille osakesed on barjäärist läbimiseks liiga suured, peavad teiselt poolt läbivad veemolekulid jagama nendega ruumi. Maht lahustunud aine küljel suureneb, kuni veemolekulide arv mõlemal küljel on võrdne.
Lahustunud aine kontsentratsiooni suurendamine vähendab veemolekulide jaoks vaba ruumi, mis vähendab nende arvu. See omakorda suurendab vee kalduvust sellele küljele voolata teiselt poolt. Veidi antropomorfiseerumiseks, mida suurem on veemolekulide kontsentratsiooni erinevus, seda rohkem nad "tahavad" liikuda üle barjääri lahustunud aine poolele.
Teadlased nimetavad seda iha osmootseks või hüdrostaatiliseks rõhuks ja selle mõõdetavaks suuruseks. Pange jäigale anumale kaas, et maht ei muutuks, ja mõõtke rõhku, mis on vajalik vee tõusmiseks, kui mõõdate lahuse kontsentratsiooni kõige lahustunud küljel. Kui kontsentratsioon enam ei muutu, on kaanele avaldatav rõhk osmootne rõhk, kui eeldada, et mõlema poole kontsentratsioonid pole võrdsustatud.
Osmootse rõhu ja lahustunud kontsentratsiooni suhe
Enamikes reaalsetes olukordades, nagu juured, mis tõmbavad maapinnast niiskust, või rakkudega, mis vahetavad vedelikku ümbritsevaga, on teatud lahustunud ainete kontsentratsioon poolläbilaskva barjääri, näiteks juure või raku seina, mõlemal küljel. Osmoos toimub seni, kuni kontsentratsioonid on erinevad, ja osmootne rõhk on otseselt proportsionaalne kontsentratsiooni erinevusega. Matemaatiliselt:
P = RT (∆C)
kus T on temperatuur kelvinites, ∆C on kontsentratsioonide erinevus ja R on ideaalne gaasi konstant.
Osmootne rõhk ei sõltu lahustunud molekulide suurusest ega nende koostisest. See sõltub ainult sellest, kui palju neid on. Seega, kui lahuses on rohkem kui üks lahustunud aine, on osmootne rõhk:
P = RT (C1 + C2 + ... Cn)
kus C1 on lahustunud aine kontsentratsioon jne.
Pange ennast proovile
Lihtne on kiiresti saada ülevaade kontsentratsiooni mõjust osmootsele rõhule. Sega supilusikatäis soola klaasi veega ja pane porgandisse. Vesi voolab porgandist osmoosiga soolasesse vette ja porgand hakkab õhenema. Nüüd suurendage soola kontsentratsiooni kahe või kolme supilusikatäit ja registreerige, kui palju porgand kiiremini ja täielikult koorub.
Porgandi vesi sisaldab soola ja muid lahustunud aineid, nii et vastupidine juhtub siis, kui sukeldate seda destilleeritud vette: porgand paisub. Lisage väike kogus soola ja registreerige, kui palju vähem aega võtab porgandi paisumine või kas see paisub sama suurusega. Kui porgand ei paisu ega võdise, on teil õnnestunud valmistada lahus, mille soola kontsentratsioon on sama kui porgandil.