Definisjon av osmose
Osmose er spontan passasje av et løsningsmiddel (som i vannsystemer vanligvis er vann), fra løsningen der løsningsmidlene er mer fortynnet til det der de er mer konsentrerte; denne bevegelsen - som skjer gjennom en semipermeabel membran - fortsetter til en likevektssituasjon er nådd, hvor begge løsningene oppnår og opprettholder samme konsentrasjon.
Praktisk eksempel
For å bedre klargjøre begrepet osmose, la oss forestille seg at et fartøy er delt inn i to rom med lik volum (A og B) fra en semipermeabel membran (det vil si permeable bare til løsningsmidlet - i dette tilfellet vannet - og ikke til løsningen). I rom A er det en vandig løsning der en spiseskje glukose ble oppløst, mens i del B har vi en vandig løsning med like mengde hvor tre spiseskjeer glukose ble oppløst (det er derfor mer konsentrert). Denne forskjellen skaper en konsentrasjonsgradient for glukose på membranets sider, og siden dette sukker ikke kan passere gjennom det, blir balansen nådd med passasje av vann fra rom A (hvor glukose er mest fortynnet) i rommet B (hvor det er mest rikelig). Hvis du foretrekker det, kan det også sies at vann passerer gjennom osmose fra løsningen der den er mer konsentrert (A) til den der den er mindre konsentrert (B).
Etter denne strømningen øker vannet i B og reduseres i A, noe som skaper en viss forskjell i nivå mellom de to. Dette fenomenet slutter når de to løsningene når samme konsentrasjon, og holder den konstant.
Hypotoniske, isotoniske og hypertoniske løsninger
Ved å ta to løsninger med forskjellige molare konsentrasjoner (forskjellig antall partikler oppløst i dem), er løsningen med den laveste konsentrasjonen av molar og hypertonisk konsentrasjon definert som hypotonisk. To løsninger er istedet isotoniske (eller ekvimolære) når de har samme konsentrasjon.
I eksemplet som nettopp er gitt, er løsning B hypertonisk (derfor inneholder den flere oppløsninger) enn den andre (definert hypotonisk); Derfor, under normale forhold, beveger løsningsmidlet seg ved osmose fra hypotonisk til den hypertoniske oppløsning. Vi snakket om standardbetingelser fordi ved å leke med fysikkloven er det mulig å forstyrre selve begrepet osmose og favorisere løsningen av løsningsmidlet fra den mest fortynnede konsentrasjon til den mest konsentrerte (omvendt osmose).
Osmotisk trykk og omvendt osmose
Som uttrykt så langt, fortsetter nettstrømmen av løsningsmidlet - frembrakt ved osmose - til de to løsningene har nådd samme konsentrasjon. Vel, denne bevegelsen kan motvirkes, stoppes eller til og med reverseres ved å påføre trykk på rommet med høyeste konsentrasjon.
I det forrige eksemplet er det nok å plassere et stempel i rom B (som vi husker å ha en høyere konsentrasjon), og skyve den nedover med en bestemt kraft for å favorisere passasjen av vann mot A; i dette tilfellet snakker vi om omvendt osmose.
Det osmotiske trykket er trykket som er nøyaktig motsatt passasje av løsningsmidlet gjennom den semipermeable membranen; Derfor er det trykket som er nødvendig for å motvirke osmose.
Ifølge det som har blitt sagt så langt, kan to isotoniske løsninger skryte med det samme osmotiske trykket. å understreke derfor at det osmotiske trykket avhenger utelukkende av antall partikler som er tilstede i løsningen og ikke på deres natur.
Osmose og menneskekroppen
Plasmamembranene som omgir menneskekroppens celler, er faktisk semi-permeable membraner, som tillater direkte gjennomføring av små molekyler (som vann og urea) direkte, men ikke av de med større molekylvekt (som f.eks. proteiner, aminosyrer og sukkerarter). Den osmotiske balansen i kroppsvæsker er derfor viktig for å sikre cellene et optimalt miljø for å leve.
Hvis vi tar en celle som en rød blodcelle og fordyper den i en hypotonisk løsning, blir dette - ved osmose - en hevelse (gitt ved oppføring av vann), noe som til og med kan få det til å eksplodere. Tvert imot, hvis nedsenket i en hypertonisk løsning, lider cellen, på grunn av passasje av vann mot utsiden, en alvorlig dehydrering som gjør den rynke. Heldigvis, i den menneskelige organismen, er cellene nedsenket i isotoniske løsninger med hensyn til deres indre miljø, og det finnes forskjellige systemer for å opprettholde disse væskene i osmotisk likevekt.
Osmotisk trykk og oppbevaring av mat
La oss tenke et øyeblikk om en hjemmelaget syltetøy ... sukker er tilsatt i overflod, ikke bare for å forbedre sin smak, men også og fremfor alt å øke holdbarheten. Likevel er sukker et viktig element i livet til mange mikroorganismer som er involvert i produktnedbrytning. Denne tilsynelatende motsetningen er fjernet fra selve begrepet osmose.
