Definice osmózy
Osmóza je spontánní průchod rozpouštědla (což je v biologických systémech obvykle voda), z roztoku, ve kterém jsou rozpuštěné látky zředěnější, na roztok, ve kterém jsou koncentrovanější; tento pohyb - k němuž dochází prostřednictvím polopropustné membrány - pokračuje, dokud není dosaženo rovnovážné situace, ve které oba roztoky získávají a udržují stejnou koncentraci.
Praktický příklad
Abychom lépe objasnili koncept osmózy, představme si, že máme nádobu rozdělenou na dvě komory stejného objemu (A a B) semipermeabilní membránou (tj. Propustnou pouze pro rozpouštědlo - v tomto případě pro vodu - a nikoli pro rozpuštěná látka). oddělení A je vodný roztok, ve kterém byla rozpuštěna polévková lžíce glukózy, zatímco v části B máme vodný roztok stejného objemu, ve kterém byly rozpuštěny tři polévkové lžíce glukózy (je tedy koncentrovanější). rozdíl vytváří gradient koncentrace glukózy na stranách membrány, a protože tento cukr ji nemůže překročit, rovnováhy je dosaženo průchodem vody z prostoru A (kde je glukóza více zředěná) do prostoru B (kde je hojnější) ). Pokud chcete, lze také říci, že voda prochází osmózou z roztoku, ve kterém je koncentrovanější (A), do toho, ve kterém je méně koncentrovaná (B).
Po tomto toku se hladina vody v B zvyšuje a klesá v A, což vytváří určitý hladinový rozdíl mezi těmito dvěma. Tento jev končí, když oba roztoky dosáhnou stejné koncentrace a poté ji udržují konstantní.
Hypotonické, izotonické a hypertonické řešení
Když se vezmou dva roztoky s různou molární koncentrací (různý počet částic v nich rozpuštěných), roztok s nejnižší molární koncentrací je definován jako hypotonický a koncentrovanější je hypertonický. Dvě řešení jsou místo toho izotonická (nebo ekvimolární), pokud mají stejnou koncentraci.
V právě vytvořeném příkladu je řešení B hypertonické (proto obsahuje více rozpuštěných látek) než ostatní (definováno jako hypotonické); proto se za normálních podmínek rozpouštědlo pohybuje osmózou z hypotonického do hypertonického roztoku. Hovořili jsme o standardních podmínkách, protože ve hře s fyzikálními zákony je možné převrátit samotný koncept osmózy a upřednostnit přechod rozpouštědla od nejředěnější koncentrace k nejkoncentrovanější (reverzní osmóza).
Osmotický tlak a reverzní osmóza
Jak je zatím vyjádřeno, čistý tok rozpouštědla - generovaný osmózou - pokračuje, dokud oba roztoky nedosáhnou stejné koncentrace.Tento pohyb lze potlačit, zastavit nebo dokonce zvrátit působením tlaku na oddíl s nejvyšší koncentrací.
V předchozím příkladu stačí umístit píst do prostoru B (u kterého si pamatujeme, že má vyšší koncentraci) a tlačit jej dolů určitou silou, aby se usnadnil průchod vody směrem k A; v tomto případě mluvíme o reverzu osmóza.
Osmotický tlak je tlak, který přesně brání průchodu rozpouštědla semipermeabilní membránou; v důsledku toho je to tlak nezbytný k potlačení osmózy.
Co bylo dosud řečeno, dvě izotonická řešení mají stejný osmotický tlak; je proto třeba zdůraznit, že osmotický tlak závisí výlučně na počtu částic přítomných v roztoku a ne na jejich povaze.
Osmóza a lidské tělo
Plazmatické membrány, které obklopují buňky lidského těla, jsou ve skutečnosti polopropustné membrány, které umožňují přímý průchod malými molekulami (jako je voda a močovina) prostřednictvím osmózy, nikoli však s molekulami s větší molekulovou hmotností ( bílkoviny, aminokyseliny a cukry). Osmotické rovnováhy v tělesných tekutinách jsou proto zásadní pro zajištění optimálního prostředí buněk pro život.
Vezmeme -li buňku jako červenou krvinku a ponoříme -li ji do hypotonického roztoku, dojde u této - osmózy - k otoku (způsobenému vstupem vody), který může dokonce způsobit její explozi. Naopak, pokud je ponořena do hypertonický roztok buňka, kterou podstoupí, v důsledku průchodu vody směrem ven, těžká dehydratace, která způsobí její vrásnění. Naštěstí jsou buňky lidského organismu ponořeny do izotonických roztoků s ohledem na jejich vnitřní prostředí a existují různé systémy, které udržují tyto kapaliny v osmotické rovnováze.
Osmotický tlak a skladování potravin
Pojďme se na chvíli zamyslet nad domácí marmeládou ... cukr se přidává v hojném množství nejen pro zlepšení jeho chuti, ale také a především pro prodloužení trvanlivosti. Cukor je přesto důležitým prvkem pro život mnoha mikroorganismů zapojených do degradace produktu. Tento zjevný rozpor je odstraněn samotným konceptem osmózy.
