Осмотичний тиск

Осмотичний тиск - тиск на розчин, відокремлений від чистого розчинника мембраною, проникною тільки для молекул розчинника (напівпроникна мембрана), при якому припиняється осмос. Осмосом називають самовільне проникнення (дифузія) молекул розчинника через напівпроникну мембрану в розчин або з розчину з більш низькою концентрацією в розчин з більш високою концентрацією.
Вимірювання осмотичного тиску проводять за допомогою осмометров. Схема найпростішого осмометра показана на малюнку.

осмометр
Схема осмометра: 1 - вода; 2 - целофановий мішечок (полупроницаемый); 3 - розчин; 4 - скляна трубка; h - висота стовпчика рідини (міра осмотичного тиску).

Як напівпроникних мембран застосовують плівки з целофану, колодія та ін.
Осмотичний тиск розбавлених розчинів неэлектролитов при постійній температурі пропорційно молярної концентрації розчину, а при постійній концентрації - абсолютній температурі. Розчини, що володіють рівними осмотичним тиском, називають ізотонічними. Розчин з великим осмотичним тиском називають гіпертонічним, а з меншим - гіпотонічним.
Осмос і осмотичний тиск відіграють велику роль в обміні води між клітинами і навколишнім їх середовищем. Осмотичний тиск крові людини в нормі в середньому дорівнює 7,7 атм і визначається сумарною концентрацією всіх речовин, розчинених у плазмі. Частина осмотичного тиску крові, що визначається концентрацією білків плазми і дорівнює в нормі 0,03 - 0,04 атм, називається онкотическим тиском. Онкотичного тиск відіграє істотну роль у розподілі води між кров'ю і лімфою.
См. також Діаліз, Ізотонічні розчини. Електроліти.

Осмотичний тиск - це зовнішній тиск на розчин, відокремлений від чистого розчинника напівпроникною мембраною, при якому припиняється осмос. Осмосом називають односторонню дифузію розчинника в розчин через розділяє їх напівпроникну мембрану (пергамент, тваринний міхур, плівки з колодію, целофану). Мембрани такого роду проникні для розчинника, але не пропускають розчинені речовини. Осмос спостерігають і в тому випадку, коли напівпроникна мембрана розділяє два розчини з різними концентраціями, при цьому розчинник переміщується через мембрану від менш концентрованого розчину до розчину більш концентрованого. Величина осмотичного тиску розчину визначається концентрацією в ньому кінетично активних частинок (молекул, іонів, колоїдних частинок).
Вимірювання О. д. виробляють за допомогою приладів, називаних осмометрами. Схема найпростішого осмометра представлена на рис. Заповнений досліджуваним розчином посудину 1, дно якого являє собою напівпроникну мембрану, занурюють в посудину 2 з чистим розчинником. Внаслідок осмосу розчинник буде переходити в посудину 1 до тих пір, поки надлишковий гідростатичний тиск, що вимірюється стовпчиком рідини висотою h, досягне величини, при до рой осмос припиняється. При цьому між розчином і розчинником встановлюється осмотичну рівновагу, що характеризується рівністю швидкостей проходження молекул розчинника через напівпроникну мембрану в розчин і молекул розчину в розчинник. Надлишковий гідростатичний тиск стовпчика рідини висотою h є мірою О. д. розчину. Визначення О. д. розчинів часто виробляють непрямим методом, наприклад вимірюванням зниження температури замерзання розчинів (див. Криометрия). Цей метод широко застосовують для визначення О. д. крові, плазми крові, лімфи, сечі.
Осмотичний тиск ізольованих клітин вимірюють методом плазмолізу. Для цього досліджувані клітини поміщають в розчини з різними концентраціями якого-небудь розчиненої речовини, для якого клітинна оболонка непроникна. Розчини з О. д. більшим, ніж О. д. вмісту клітин (гіпертонічні розчини), викликають зморщування клітин (плазмолиз) внаслідок виходу води з клітини, розчини
з О. д. більш низьким, ніж О. д. вмісту клітини (гіпотонічні розчини), викликають розбухання клітин в результаті переходу води із розчинів в клітку. Розчин з О. д., рівним О. д. вмісту клітин - ізотонічний (див. Ізотонічні розчини), не виробляє зміни об'єму клітини. Знаючи концентрацію такого розчину, О. д. вмісту клітини обчислюють по рівнянню (1).
О. д. розбавлених розчинів неэлектролитов слід законам, встановленим для тиску газів, і може бути обчислено але рівнянням Вант-Гоффа:
п=сRT, (1)
де п - осмотичний тиск, с - концентрація розчину (в молях на 1 л розчину), Т - температура по абсолютній шкалі, R - постійна (0,08205 л·атм/град·моль).
О. д. розчину електроліту більше О. д. розчину неелектролітів тієї ж молярної концентрації. Це пояснюється дисоціацією молекул розчиненого електроліту на іони, внаслідок чого зростає концентрація кінетично активних частинок у розчині. О. д. для розбавлених розчинів електролітів обчислюється за рівнянням:

де і - ізотонічний коефіцієнт, що показує, у скільки разів О. д. розчину електроліту більше О. д. розчину неелектролітів тієї ж молярної концентрації.
Загальна О. д. крові людини в нормі дорівнює 7-8 атм. Частина О. д. крові, обумовлена містяться в ній високомолекулярними речовинами (в основному білками плазми крові), називається онкотическим, або колоїдно-осмотичним тиском крові, яка в нормі дорівнює 0,03-0,04 атм. Незважаючи на малу величину, онкотичного тиск відіграє важливу роль у регуляції водного обміну між кровоносною системою і тканинами. Вимірювання О. д. знаходить широке застосування для визначення молекулярної ваги біологічно важливих високомолекулярних речовин, наприклад білків. Осмос і осмотичний тиск відіграють велику роль у процесах осморегуляції, тобто підтримання осмотичної концентрації розчинених речовин в рідинах організму на певному рівні. При введенні різного роду рідин в кров і в міжклітинний простір найменше порушення в організмі викликають ізотонічні розчини, тобто розчини, О. д. яких дорівнює О. д. рідини організму. См. також Проникність.