Definicija osmoze
Osmoza je spontani prolaz otapala (koji je u vodenim sustavima obično voda), iz otopine u kojoj su otopljene tvari razrijeđene do one u kojoj su koncentriranije; taj se pokret - koji nastaje kroz polupropusnu membranu - nastavlja sve dok se ne postigne ravnotežna situacija, u kojoj oba rješenja dobivaju i održavaju istu koncentraciju.
Praktični primjer
Da bismo bolje razjasnili koncept osmoze, zamislimo da posuda podijeljena u dva odjeljka jednakog volumena (A i B) iz polupropusne membrane (tj. Propusna samo za otapalo - u ovom slučaju voda - a ne za otopljenu tvar). U odjeljku A nalazi se vodena otopina u kojoj je otopljena žlica glukoze, dok u dijelu B imamo vodenu otopinu jednakog volumena u kojoj su otopljene tri žlice glukoze (stoga je koncentriranija). Ova razlika stvara gradijent koncentracije glukoze na stranama membrane i, budući da ovaj šećer ne može proći kroz njega, ravnoteža se postiže prolaskom vode iz odjeljka A (gdje je glukoza najviše razrijeđena) u odjeljak B (gdje je najobilnije). Ako vam je draže, može se reći da voda prolazi kroz osmozu iz otopine u kojoj je koncentriranija (A) na onu u kojoj je manje koncentrirana (B).
Nakon tog protoka, razina vode u B se povećava i smanjuje u A, stvarajući određenu razliku u razini između njih. Ovaj fenomen završava kada ta dva rješenja dosegnu istu koncentraciju, a zatim je održe konstantnom.
Hipotonične, izotonične i hipertonične otopine
Uzimajući dvije otopine s različitim molarnim koncentracijama (različit broj otopljenih čestica u njima), otopina s najnižom koncentracijom molarne i hipertonske koncentracije definirana je kao hipotonična. Dvije otopine su umjesto toga izotonične (ili ekvimolarne) kada imaju istu koncentraciju.
U danom primjeru otopina B je hipertonična (stoga sadrži više otopljenih tvari) od druge (definirana hipotonika); stoga, pod normalnim uvjetima, otapalo se pomiče osmozom iz hipotonične u hipertoničnu otopinu. Razgovarali smo o standardnim uvjetima jer se igranjem sa zakonima fizike može preokrenuti sam koncept osmoze i pogodovati prolasku otapala iz najrjeđih koncentracija u najkoncentriraniju (reverzna osmoza).
Osmotski tlak i reverzna osmoza
Kao što je do sada izraženo, neto protok otapala - generiran osmozom - nastavlja se sve dok dvije otopine ne dostignu istu koncentraciju. Ovaj se pokret može suzbiti, zaustaviti ili čak preokrenuti tako da se pritisak na odjeljak s najvećom koncentracijom izvrši.
U prethodnom primjeru dovoljno je staviti klip u odjeljak B (za koji se sjetimo da ima veću koncentraciju) i gurnuti ga s određenom silom prema dolje, da bi se olakšalo prolazak vode prema A; u ovom slučaju govorimo o reverznoj osmozi.
Osmotski tlak je tlak koji je upravo suprotan prolasku otapala kroz polupropusnu membranu; prema tome, to je pritisak koji je potreban za suprotnu osmozu.
Prema onome što je do sada rečeno, dvije izotonične otopine imaju isti osmotski tlak; da bi se naglasilo, dakle, da osmotski tlak ovisi isključivo o broju čestica prisutnih u otopini, a ne o njihovoj prirodi.
Osmoza i ljudsko tijelo
Plazmatske membrane koje okružuju stanice ljudskog tijela su zapravo polupropusne membrane, koje omogućuju direktan prolaz, kroz osmozu, malih molekula (kao što su voda i urea), ali ne i onih s većom molekularnom težinom (kao što je proteini, aminokiseline i šećeri). Osmotske ravnoteže u tjelesnim tekućinama stoga su neophodne kako bi se stanicama osiguralo optimalno okruženje u kojem će živjeti.
Ako uzmemo ćeliju poput crvenih krvnih zrnaca i uronimo je u hipotoničnu otopinu, ovo - osmozom - prolazi kroz oticanje (dano ulaskom vode), koje čak može dovesti do eksplozije. Naprotiv, ako se uroni u hipertoničnu otopinu, stanica trpi zbog prolaska vode prema van, tešku dehidraciju koja ga naborava. Srećom, u ljudskom organizmu stanice su uronjene u izotonične otopine s obzirom na njihovo unutarnje okruženje, a postoje različiti sustavi za održavanje tih tekućina u osmotskoj ravnoteži.
Osmotski tlak i konzerviranje hrane
Razmislite na trenutak o domaćem džemu ... šećer se dodaje u izobilju ne samo da bi poboljšao njegov okus, već i prije svega da poveća njegov rok trajanja. Ipak, šećer je važan element u životu mnogih mikroorganizama uključenih u degradaciju proizvoda. Ova očita kontradikcija je uklonjena iz samog pojma osmoze.
