Определение на осмоза
Осмозата е спонтанното преминаване на разтворител (който в биологичните системи обикновено е вода), от разтвора, в който разтворените вещества са по-разтворени до тези, в които те са по-концентрирани; това движение - което се осъществява чрез полупропусклива мембрана - продължава до достигане на равновесна ситуация, в която и двете решения придобиват и поддържат същата концентрация.
Практически пример
За по-добро изясняване на понятието осмоза, ние си представяме, че съдът е разделен на две отделения с еднакъв обем (А и В) от полупропусклива мембрана (т.е. проницаема само за разтворителя - в този случай вода - и не за разтвореното вещество). В отделението А има воден разтвор, в който е разтворена лъжица глюкоза, докато в част В имаме воден разтвор с равен обем, в който са разтворени три супени лъжици глюкоза (следователно е по-концентрирана). Тази разлика създава градиент на концентрация на глюкозата по стените на мембраната и тъй като тази захар не може да я пресече, равновесието се постига с преминаването на вода от отделението А (където глюкозата е по-разредена) към отделението. B (където е по-изобилно). Ако предпочитате, можете да кажете, че водата минава през осмоза от разтвора, в който е по-концентрирана (А) до тази, в която е в по-малка мярка (В).
Следвайки този поток, нивото на водата в В се увеличава и намалява в А, създавайки определена разлика в нивото между двете. Това явление свършва, когато двете решения достигнат една и съща концентрация, запазвайки я постоянна.
Хипотонични, изотонични и хипертонични разтвори
Като се вземат два разтвора с различна моларна концентрация (различен брой разтворени частици в тях), разтворът с по-ниска моларна и хипертонична концентрация е най-концентриран. Два разтвора са изотонични (или еквимоларни), когато имат еднаква концентрация.
В току-що направения пример разтвор В е хипертоничен (следователно съдържа повече разтворени вещества) от другия (дефиниран като хипотоничен); следователно, при нормални условия, разтворителят се движи чрез осмоза от хипотоничния към хипертоничния разтвор. Говорихме за стандартни условия, защото, играейки със законите на физиката, е възможно да се преобърне концепцията за осмоза и да се благоприятства преминаването на разтворителя от по-разредената концентрация към по-концентрираната (обратна осмоза).
Осмотично налягане и обратна осмоза
Доколкото е изразено дотук, нетният поток на разтворителя, генериран чрез осмоза, продължава, докато двата разтвора не достигнат същата концентрация. Е, това движение може да бъде противопоставено, спряно или дори обърнато чрез прилагане на натиск върху отделението с най-висока концентрация.
В предишния пример е достатъчно да се постави бутало в отделението В (което ние помним, че имаме по-висока концентрация) и да го избутаме надолу с определена сила, за да благоприятства преминаването на вода към А; в този случай говорим за обратна осмоза.
Осмотичното налягане е налягането, което се противопоставя точно на преминаването на разтворителя през полупропускливата мембрана; вследствие на това е необходим натиск за борба с осмозата.
Както бе споменато досега, два изотонични разтвора могат да се похвалят със същото осмотично налягане; следователно, да се подчертае, че осмотичното налягане зависи изключително от броя на частиците, присъстващи в разтвора, а не от тяхната природа.
Осмоза и човешко тяло
Плазмените мембрани, които заобикалят клетките на човешкото тяло, всъщност са полупропускливи мембрани, които позволяват директно преминаване, чрез осмоза, на малки молекули (като вода и урея), но не и тези с по-високо молекулно тегло (такива като протеини, аминокиселини и захари). Следователно, осмотичното равновесие в телесните течности е от съществено значение за осигуряване на оптимална среда, в която клетките да живеят.
Ако вземем клетка като червена кръвна клетка и го потопим в хипотоничен разтвор, това - чрез осмоза - страда от подуване (дадено от проникването на вода), което дори може да го накара да експлодира. Напротив, ако се потопи в хипертоничен разтвор, клетката претърпява, поради преминаването на водата навън, тежка дехидратация, която кара да се свие. За щастие, в човешкия организъм клетките се потапят в изотонични разтвори по отношение на тяхната вътрешна среда и съществуват различни системи за поддържане на тези течности в осмотично равновесие.
Осмотично налягане и съхранение на храни
Мислим за момент за домашно сладко ... захарта се добавя в изобилие не само за да подобри вкуса му, но и преди всичко да увеличи срока на годност. Въпреки това, захарта е важен елемент за живота на много микроорганизми, участващи в разграждането на продукта. Това очевидно противоречие е разглобено от самото понятие за осмоза.
