Processerne for osmose i naturen er meget almindelige, de forårsager mange mekanismer, der ligger til grund for livet. Osmotisk tryk i menneskekroppen betragtes primært ved at studere processerne for kapillærvævsmetabolisme. For eksempel er det gennem osmose, at de vigtigste reabsorptionsprocesser finder sted.

Hvad sker der i kapillærerne

Processen med at levere næringsstoffer fra kapillærer til væv kræver en langt mere effektiv overføringsmekanisme end simpel diffusion. Dette er den vigtigste bevægelse for kroppen, og det involverer to mekanismer. Den første er, at væsken flytter fra en højere koncentration af stoffer i kapillærlaget til en lavere (i vævene) ved filtrering. Den anden mekanisme er væskens bevægelse fra et højere hovedområde - det er reabsorption. To typer tryk interagerer for at styre hver af disse processer:

Den primære drivkraft for flytning af væske mellem kapillærer og væv er hydrostatisk tryk, som kan defineres som trykket af enhver væske, der er indesluttet i rummet. I kredsløbssystemet er det den kraft, der udøves af blodet eller karrene. Det tryk, der udøves af blodet på kapillærvæggen, kaldes kapillært hydrostatisk tryk.

Når væsken forlader kapillæren og bevæger sig ind i vævet, stiger trykket i det intercellulære rum tilsvarende. Denne modstående hydrostatiske turgor kaldes det hydrostatiske tryk af mellemvæsken.

Som regel er det kapillære hydrostatiske indeks meget højere end værdierne i mellemvæsken. Dette sker, fordi lymfekarrene konstant absorberer overskydende væske fra vævene.

Således forlader væsken kapillæret og leverer næringsstoffer og oxygen først til mellemrummet og derefter til cellerne. Denne proces kaldes filtrering.

En anden mekanisme fører til reabsorption - bevægelsen af ​​væske fra det intercellulære rum tilbage i kapillærerne. Denne proces skyldes allerede osmotisk tryk (nogle gange kaldet onkotisk).

Osmotiske trykfunktioner

Mens det hydrostatiske tryk forskyder væsken fra kapillæren, returnerer den osmotiske skrue tilbage. Osmotisk tryk afhænger af graden af ​​den osmotiske koncentration, det vil sige forskellen i koncentrationen af ​​opløst stof i blodet og vævsvæsken. Fra et område med en lavere koncentration af et opløst stof strømmer vand gennem en semipermeabel membran i et område med en højere koncentration.

Mekanismerne for osmose er tydeligt demonstreret af dyrelivet på eksemplet med jordplanter. På grund af dem finder de vigtigste vitale processer sted. De absolutte værdier af denne indikator i planter er ret høje. Det højeste osmotiske tryk er karakteristisk for cellerne af frugter af frugttræer, sukkerroer og druer. Det skyldes det store intracellulære tryk, at frugterne bliver elastiske og saftige.

Når man overvejer de processer, der forekommer i blodet og vævsvæsken, skal det bemærkes, at de dannede elementer af blod ikke påvirker de osmotiske koncentrationsgradienter. Osmotisk blodtryk ydes hovedsageligt af plasmaproteiner. På grund af deres store størrelse og kemiske struktur opløses de ikke, men spredes (eller suspenderes) i deres flydende medium og danner et kolloid og ikke en opløsning.

Det angreb, der er skabt af koncentrationen af ​​kolloidale proteiner i blodet, kaldes blodets kolloid-osmotiske tryk. Dets virkning på kapillær udveksling forklarer reabsorptionen af ​​vand. Plasmaproteiner kan ikke bevæge sig gennem kapillærcellernes semipermeable membran, og de forbliver derfor i plasma. Som følge heraf har blodet en højere kolloid koncentration og en lavere koncentration af vand end vævsvæske.

Således fjernes vand fra vævsvæsken tilbage i kapillæren og bærer dermed de opløste molekyler af metaboliske produkter. Denne mekanisme er baseret på reabsorptionsprocessen.

Interaktionsprocesser

Enheden, der bruges til at udtrykke trykket inde i kardiovaskulærsystemet, er et millimeter kviksølv (mmHg). Når blodet forlader arterioler først ind i kapillærnetværket, er det hydrostatiske indeks ret højt - ca. 35 mm Hg. Art. Efterhånden reduceres disse indledende tal, når blodet passerer gennem kapillæren. Når blodet når den venøse ende, falder den hydrostatiske kapillære turgor til ca. 18 mm Hg. Art.

Til sammenligning forbliver plasmaproteiner suspenderet, så det osmotiske tryk i blodet forbliver normalt konstant og er 25 mm Hg. Art. Denne indikator opretholdes langs hele kapillærets længde og forbliver langt under det, der observeres i mellemvæsken.

Samspillet mellem hydrostatiske og osmotiske indekser er nettofiltreringstrykket (PDF), som er drivkraften af ​​en væske fra en kapillær. Det er lig med forskellen mellem kapillært osmotisk og hydrostatisk tryk. Da filtrering pr. Definition er væskens bevægelse fra en kapillær, når reabsorption finder sted, er nettotrykket et negativt tal.

ChDF ændres på forskellige punkter i kapillærlaget:

1. Nær kapillærens arterielle ende er den ca. 10 mm Hg. Art. Således tilvejebringer det en ren overførsel af væske fra kapillæren til det ekstracellulære rum ved arterieenden.
2. Omkring midten af ​​kapillæren udlignes de osmotiske og hydrostatiske indekser, derfor falder CFD'en til nul. Som et resultat forlader væsken kapillæren i samme hastighed som den kommer ind i den.
3. I nærheden af ​​kapillærens venøse ende falder hydrostatisk turgor til ca. 18 mm Hg. Art. på grund af væsketab. Siden inde i kapillæret forbliver trykket ved 25 mmHg. Art., Vand trækkes ind i kaviteten af ​​fartøjet, det vil sige reabsorption forekommer. Med andre ord bliver ved den venøse ende af kapillærnetfiltreringstrykket negativt og -7 mm Hg. Art.

Det er gennem det koordinerede arbejde med de ovenfor beskrevne mekanismer, at den vigtigste proces med at forsyne celler med ilt og næringsstoffer ved filtrering forekommer. Samtidig tillader reabsorption fjernelse af nedbrydningsprodukter fra det intercellulære rum.

Osmotisk blodtryk: Hvad måles, og hvilke faktorer påvirker afvigelser fra normen

Det osmotiske tryk i blodet (ODC) er niveauet af kraft, der cirkulerer opløsningsmidlet (for vores krop det er vand) gennem erytrocytemembranen.

Vedligeholdelse af niveauet sker på grundlag af bevægelse fra løsninger, der er mindre koncentreret i de områder, hvor koncentrationen af ​​vand er større.

Denne interaktion er en vandudveksling mellem menneskets blod og væv. Ioner, glucose, proteiner og andre nyttige elementer koncentreret i blodet.

Normalt osmotisk tryk er 7,6 atm. Eller 300 mOsmol, hvilket er lig med 760 mm Hg.

Osmol er koncentrationen af ​​en mol ikke-elektrolyt opløst pr. Liter vand. Osmotisk koncentration i blodet bestemmes netop ved deres måling.

Hvad er JDC?

Miljøet med celler med en membran er iboende i både væv og blodelementer, vand passerer let igennem det og trænger næsten ikke ind i opløste stoffer. Derfor kan afvigelsen af ​​det osmotiske tryk føre til en stigning i den røde blodlegeme og tabet af vand og deformation.

For erythrocytter og de fleste væv er forøgelsen af ​​saltindtag i kroppen, som akkumulerer på væggene i blodkarrene og begrænser passage af blodkar, skadelig.

Dette tryk er altid på omtrent det samme niveau og reguleres af receptorer lokaliseret i hypothalamus, blodkar og væv.

Deres fælles navn er osmoreceptorer, de er dem der holder ODC på det rigtige niveau.

En af de mest stabile parametre i blodet er den osmotiske koncentration af plasma, som opretholder normalt osmotisk blodtryk ved hjælp af hormoner og kropssignaler - en følelse af tørst.

Hvad er normal UDC?

Normale indikatorer for osmotisk tryk er indikatorer for kryokopi, der ikke overstiger 7,6 atm. Analysen bestemmer det punkt, hvor blodet fryser. Normale indikatorer for fryseproces for en person er 0,56-0,58 grader Celsius, hvilket svarer til 760 mm Hg.

En separat type APC er skabt af plasmaproteiner. Det osmotiske tryk af plasmaproteiner kaldes også onkotisk tryk. Dette tryk er flere gange lavere end det tryk, der skabes i plasmaet ved salte, da proteiner har høje molekylvægte.

I forhold til andre osmotiske elementer er deres tilstedeværelse ubetydelig, selv om de er indeholdt i blodet i flertallige mængder.

Det påvirker JDC's samlede præstationer, men i et lille forhold (en hel to hundrede og tyvende) til den samlede præstation.

Dette svarer til 0,04 atm., Eller 30 mm Hg. For indikatorer for osmotisk blodtryk er deres kvantitative faktor og mobilitet signifikant, snarere end massen af ​​opløste partikler.

Det beskrevne tryk modvirker den stærke bevægelse af opløsningsmidlet fra blodet ind i vævene og påvirker overførslen af ​​vand fra vævene til karrene. Derfor udvikler vævsødem, en konsekvens af et fald i proteinkoncentrationen i plasma.

En ikke-elektrolyt indeholder en lavere osmotisk koncentration end en elektrolyt. Dette bemærkes, fordi. At elektrolytmolekylerne opløse ioner, hvilket fører til en stigning i koncentrationen af ​​aktive partikler, som karakteriserer den osmotiske koncentration.

Hvad påvirker osmotiske trykafvigelser?

Refleksændringer i ekskretionsorganernes aktivitet fører til irritation af osmoreceptorerne. Når de er betændt, fjerner de fra kroppen den overskydende mængde vand og salte der er kommet ind i blodet.

En vigtig rolle her spilles af huden, hvis væv fodrer med overskydende vand fra blodet eller returnerer det til blodet, med en stigning i osmotisk tryk.

Udførelsen af ​​en normal ODC påvirkes af blodets kvantitative mætning med elektrolytter og ikke-elektrolytter, der opløses i blodplasmaet.

Mindst tres procent er ioniseret kaliumchlorid. Isotoniske opløsninger er løsninger, hvor niveauet af APC er nær plasma.

Med væksten af ​​indikatorer af denne størrelsesorden kaldes sammensætningen hypertonisk, og i tilfælde af et fald - hypotonisk.

Hvis det normale osmotiske tryk er unormalt, udløses celleskader. For at returnere indikatorer for osmotisk tryk i blodet kan de injicere opløsninger, som udvælges afhængigt af sygdommen, hvilket fremkalder afvigelser fra AEC fra normen.

Blandt dem er:

• Hypotonisk koncentreret opløsning. Når den anvendes i den korrekte dosering, renser den sår fra pus og hjælper med at reducere størrelsen af ​​den allergiske hævelse. Men med de forkerte doser fremkalder den hurtige påfyldning af celler med en opløsning, hvilket fører til deres hurtige pause;
• Hypertonisk opløsning. Med indførelsen af ​​denne opløsning i blodet bidrager til forbedret eliminering af vandceller i vaskulærsystemet;
• Fortynding af stoffer i isotonisk opløsning. Præparaterne omrøres i denne opløsning med normale ODC-værdier. Natriumchlorid er det mest omrørt produkt.

Den daglige vedligeholdelse af normale niveauer i UEC overvåges af svedkirtler og nyrer. De tillader ikke virkningerne af produkter, der forbliver efter stofskiftet på kroppen ved at skabe beskyttende membraner.

Derfor varierer det osmotiske tryk i blod næsten altid på samme niveau. En kraftig stigning i præstationen er mulig med aktiv fysisk aktivitet. Men i dette tilfælde stabiliserer kroppen sig selv indikatorerne hurtigt.

Hvad sker der med afvigelser?

Med en stigning i blodets osmotiske tryk bevæger vandcellerne fra erytrocyterne ind i plasmaet, som følge heraf cellerne deformerer og mister deres funktionalitet. Med et fald i koncentrationen af ​​osmol er der en stigning i mætningen af ​​cellen med vand, hvilket fører til en forøgelse i størrelse og deformation af membranen, der kaldes hæmolyse.

Hæmolyse er karakteriseret ved, at når deformeres de fleste blodceller - røde celler, også kaldet røde blodlegemer, så kommer hæmoglobinproteinet ind i plasmaet, hvorefter det bliver gennemsigtigt.

Hemolyse er opdelt i følgende typer:

5.4. Osmose. Osmotisk tryk

Alle opløsninger er diffusible. Diffusion er en ensartet fordeling af et stof over hele volumenet af opløsningen, som strømmer i alle retninger. Dens drivkraft er aspirationen af ​​systemet til det maksimale entropi. Du kan oprette en tilstand, hvor diffusion kun finder sted i en retning. For dette adskilles opløsningen og opløsningsmidlet af en semipermeabel membran, gennem hvilken kun små molekyler (ioner) kan passere.

Osmose er ensidet diffusion af et opløsningsmiddel gennem en semipermeabel membran fra et opløsningsmiddel til en opløsning eller fra en fortyndet opløsning - til en mere koncentreret. Den drivende kraft af osmose er ønsket om at udjævne koncentrationen af ​​opløst stof på begge sider af membranen. Processen fortsætter spontant og ledsages af en stigning i entropi. Begrænsningen af ​​dens forekomst er en ligevægtstilstand.

Trykket, som opløsningsmidlet udøver på membranen kaldes osmotisk tryk (s_OSM). Osmotisk tryk er beskrevet af van't Hoff ligningen:

(a) for ikke-elektrolytter: p_OSM = C_m· R · T

hvor R er den universelle gaskonstant, lig med 8,13 j / mol · K,

T - absolut temperatur, K.

C_M - molær koncentration af opløsningen, mol / l

Jeg er den isotoniske koefficient (Van't Hoff-koefficient), der karakteriserer dissociationen af ​​elektrolytten i ioner

Cellemembraner fra dyr og planteorganismer er permeable for vand og små ioner. Passerer gennem dem skaber vand osmotisk tryk. Normalt plasmastryk er 740-780 kPa (37 ° C). Osmotisk tryk af plasma og andre biologiske væsker skyldes hovedsagelig tilstedeværelsen af ​​elektrolytter. I mindre grad skabes tryk af kolloidale proteinpartikler, som ikke passerer gennem membranen. Osmotisk tryk skabt af proteiner kaldes onkotisk. Det er kun 3 - 4 kPa. Osmotisk homeostase pga. Arbejdet i nyrerne, lungerne, huden. Arbejdet med at overføre et stof mod en koncentrationsgradient kaldes osmotisk.

Osmose er baseret på en række fysiologiske processer: assimilering af fødevarer, udskillelse af affaldsprodukter, aktiv vandtransport.

I medicinsk praksis anvendes der løsninger, der er isoosmotiske med blod (fysiologiske løsninger). For eksempel NaCl (0,9%), glucose (4,5%). Indførelsen af ​​saltopløsninger i blodet, cerebrospinalvæsken og andre biologiske væsker hos en person forårsager ikke en osmotisk konflikt (figur 8).

Med introduktion af hypotonisk opløsning (s_OSM 780 kPa).

Figur 8 - Celle i opløsning (a) isotonisk, (b) hypotonisk, (c) hypertonisk

Anvendelsen af ​​hypertoniske opløsninger i medicin

(a) 10% NaCl-opløsning anvendes til behandling af purulente sår;

(b) 25% MgSO4-opløsning₄ anvendes som antihypertensiv

(c) forskellige hypertoniske opløsninger anvendes til behandling af glaukom.

Et vigtigt kendetegn ved de løsninger, der anvendes til intravenøs injektion, er deres osmolaritet og osmolalitet. De karakteriserer indholdet af partikler, der ikke kan diffunderes gennem cellemembranen.

Hvad påvirker niveauet af blodets osmotiske tryk og hvordan det måles

Menneskers sundhed og trivsel er afhængige af balancen mellem vand og salte samt den normale blodforsyning til organerne. Balanceret normaliseret vandudveksling fra en struktur af kroppen til en anden (osmose) er grundlaget for en sund livsstil, samt et middel til forebyggelse af en række alvorlige sygdomme (fedme, vegetativ dystoni, systolisk hypertension, hjertesygdom) og våben i kampen for skønhed og ungdom.

Det er meget vigtigt at observere balancen mellem vand og salte i menneskekroppen.

Ernæringseksperter og læger taler meget om at kontrollere og opretholde vandbalancen, men de går ikke dybere ind i dækningen af ​​processens oprindelse, afhængighederne i systemet, definitionen af ​​struktur og forbindelser. Som følge heraf forbliver folk analfabeter i denne sag.

Konceptet med osmotisk og onkotisk tryk

Osmose er processen med overgang af en væske fra en opløsning med en lavere koncentration (hypotonisk) til en tilstødende, med en højere koncentration (hypertonisk). En sådan overgang er kun mulig under passende forhold: med "nærhed" af væsker og med adskillelse af den transmissive (semipermeable) partition. Samtidig udøver de et vist pres på hinanden, som i medicin normalt kaldes osmotisk.

I den menneskelige krop er hver biologisk væske bare sådan en løsning (for eksempel lymfe, vævsvæske). Og cellevæggene er "barrierer".

En af de vigtigste indikatorer for organismens tilstand, indholdet af salte og mineraler i blodet er det osmotiske tryk

Osmotisk blodtryk er en vigtig vitale indikator, der afspejler koncentrationen af ​​dets bestanddele (salte og mineraler, sukkerarter, proteiner). Det er også en målbar mængde, der bestemmer den kraft, hvormed vand omfordeles til væv og organer (eller omvendt).

Det er videnskabeligt fastslået, at denne kraft svarer til trykket i saltvandsløsningen. Så læger kalder natriumchloridopløsning med en koncentration på 0,9%, hvoraf en af ​​hovedfunktionerne er plasmaudskiftning og -hydrering, som gør det muligt at bekæmpe dehydrering, udmattelse i tilfælde af stort blodtab, og det beskytter også røde blodlegemer mod destruktion, når de injiceres. Det vil sige, at det er isotonisk (lige) med hensyn til blod.

Onkotisk blodtryk er en integreret del (0,5%) af osmose, hvis værdi (nødvendig for kroppens normale funktion) ligger i intervallet fra 0,03 atm til 0,04 atm. Reflekterer kraften med hvilke proteiner (især albumin) virker på tilstødende stoffer. Proteiner er tungere, men deres størrelse og mobilitet er ringere end saltpartikler. Derfor er onkotisk tryk meget mindre osmotisk, men det mindsker ikke dets betydning, hvilket er at opretholde overførslen af ​​vand og forhindre omvendt sugning.

Lige så vigtigt er indikatoren onkotisk blodtryk

Analysen af ​​plasmastrukturen vist i tabellen hjælper med at præsentere deres forhold og betydning for hver.

Osmotisk tryk

Undersøgelsen af ​​egenskaberne af fortyndede opløsninger viste, at der er en stor lighed mellem et stofs gasform og dets tilstand i opløsninger.

Som et gasmolekyle indtager på grund af dets bevægelse det største volumen, der udøver tryk på væggene i beholderen, hvori gassen er lukket, og solutens molekyler har tendens til at besætte det største volumen. Volumenet af gas bestemmes af fartøjets størrelse og det volumen, hvori molekylerne af det opløste stof kan fordeles, volumenet optaget af opløsningen. Hvis en koncentreret opløsning af noget stof f.eks. Er en sukkeropløsning anbragt i en cylinder, og et lag rent vand forsigtigt hældes over det, så bliver sukkermolekylerne gradvist fordelt jævnt fordelt over hele væskevolumenet. Dette fænomen er kendt for at blive kaldt diffusion; diffusion fortsætter, indtil koncentrationen af ​​sukkermolekyler bliver ens i alle lag af væsken.

Fig. 68. Enhed til at demonstrere opløsningens osmotiske tryk

Ensartet fordeling af sukker og vandmolekyler i hele væskens volumen kan forekomme på to måder: enten sukkermolekylerne, der forlader det nedre lag af vand, passerer ind i den øverste, indtil deres koncentration i begge lag er ens, eller vandmolekylerne trænger ind fra det øverste lag ind i det nedre lag, indtil de blandes jævnt med sukkermolekyler. Det endelige resultat vil naturligvis i begge tilfælde være det samme. Faktisk fortsætter opretningen af ​​koncentrationen på begge måder, dvs. både bevægelsen af ​​sukkermolekyler i vand og bevægelsen af ​​vandmolekyler i sukkeropløsning forekommer.

Forestil dig nu, at vand og sukkeropløsning adskilles af en porøs skillevæg, hvorigennem vandmolekylerne frit kan passere, men sukkermolekyler kan ikke trænge ind. En sådan "halvgennemtrængelig" skillevæg kan f.eks. Opnås ved at imprægnere en porøs lercylinder med en opløsning af blå vitriol efterfulgt af nedsænkning af cylinderen i en opløsning af ferrocyanid-systolisk kalium. Som et resultat af denne behandling bliver ferroso-synergistiske kobberaflejringer i cylinderporerne og cylindervæggene semipermeable.

Hvis en sukkeropløsning hældes i en cylinder, der behandles på denne måde, og cylinderen er nedsænket i rent vand, vil koncentrationsniveauet (eller snarere et fald i sukkeropløsningskoncentrationen) kun ske på grund af bevægelse af vandmolekyler. Sidstnævnte diffunderer mere i opløsning end tilbage; Derfor vil volumenet af opløsningen gradvist øges, og koncentrationen af ​​sukker i den vil falde. En sådan ensidig diffusion gennem en semipermeabel partition kaldes osmose. Med en tilstrækkelig mængde vand bør dens overgang til opløsningen gennem en halvgennemtrængelig partition strengt taget fortsætte på ubestemt tid, medmindre enhver kraft, der virker i modsat retning forhindrer dette.

Tag et skib med semipermeable vægge, der passerer til toppen af ​​et langt, smalt vertikalt rør (figur 68). Fyld det med sukkeropløsning og dypp det i en beholder med rent opløsningsmiddel. På grund af osmose vil opløsningen gradvist øges, og opløsningen begynder at fylde det vertikale rør. Da niveauet af opløsningen i røret stiger, vil der blive skabt et overdreven hydrostatisk tryk målt ved forskellen i opløsnings- og opløsningsmiddelniveauer og modvirke penetrering af opløsningsmiddelmolekyler i opløsningen. Når det hydrostatiske tryk når en vis værdi, stopper osmosen. Den kraft, der driver osmose kaldes opløsningens osmotiske tryk. Størrelsen af ​​det osmotiske tryk bestemmes af det ydre tryk på opløsningen, hvormed osmosen stopper.

Fænomenet osmose spiller en meget vigtig rolle i dyrenes liv og især planteorganismer. Celleskaller er membraner, som er let gennemtrængelige for vand, men næsten uigennemtrængelige for stoffer opløst i cellesap. Vand, der trænger ind i cellerne, skaber ret meget pres i dem, som lidt strækker cellevæggene og holder dem i en spændt tilstand. Derfor har sådanne bløde planteorganer som græsstammer, blade, blomsterblad, en vis elasticitet. Hvis du skærer planten, så falder volumenet af cellesæbe på grund af fordampning af vand gennem cellevæggene, cellevægge falder, bliver blabby - planten falder. Men så snart planten, der begyndte at vildes, sættes i vandet, begynder osmose, cellevæggene er spændte igen, og planten antager sit tidligere udseende.

Osmose er også en af ​​grundene til at hæve vandet langs stammen af ​​en plante, cellevækst og mange andre fænomener.

De første præcise målinger af det osmotiske tryk, proprietære Pfeifer, førte til oprettelsen af ​​følgende to positioner:

1. Osmotisk tryk af opløsningen er direkte proportional med koncentrationen af ​​opløsningsmidlet.

2. Osmotisk tryk er proportional med opløsningens absolutte temperatur.

I 1886 bemærkede den hollandske fysikforsker Vant-Hoff først den fuldstændige analogi mellem disse bestemmelser og Boyle-Mariotte og Gay-Lussacs gaslove. Ved hjælp af de numeriske data opnået ved målinger af osmotisk tryk viste han, at størrelsen af ​​det osmotiske tryk for fortyndede opløsninger kan udtrykkes ved en ligning, der er ret lig med ligningen af ​​gastilstand

hvor P er det osmotiske tryk, og V er volumenet af opløsningen indeholdende 1 gram molekyle af det opløste stof. Det viser sig, at den konstante R har samme numeriske værdi som i ligningen af ​​gastilstanden

Det følger heraf, at Avogadro-loven også finder anvendelse på fortyndede løsninger. Faktisk viser erfaringen, at ækvimolekylære (dvs. indeholdende det samme antal molekyler pr. 1 liter) opløsninger af forskellige stoffer ved samme temperatur har det samme osmotiske tryk. Især har opløsninger indeholdende 1 gram molekyle af et opløst stof i 22,4 l et osmotisk tryk på 0 at.

Løsninger med det samme osmotiske tryk kaldes isotonisk.

Således afhænger osmotisk tryk, som gastryk, med konstant volumen og konstant temperatur kun af antallet af molekyler af opløst stof, men afhænger ikke af opløsningsmidlets natur eller på opløsningsmidlets natur.

Hvis vi erstatter den molekylære volumen V i den foregående ligning med en koncentration C udtrykt i mol pr. 1 liter (V = 1 / C), får vi et mere bekvemt udtryk til beregning af det osmotiske tryk

Den dybe analogi mellem gasser og opløsninger er tydeligt udtrykt i følgende position, som kaldes Vant-Hoff-loven:

Osmotisk tryk af opløsningen er lig med det tryk, som det opløste stof ville producere, hvis det var i gasformigt tilstand ved den samme temperatur og optaget et volumen svarende til opløsningens volumen.

Denne lov udtrykker essensen af ​​teorien om Van't Hoff-løsninger. Det er imidlertid nødvendigt at understrege, at mekanismerne for gas og osmotiske tryk er helt forskellige på trods af den fuldstændige analogi af numeriske afhængigheder.

Jacob Henrik Van't Hoff (Jacobus Henricus Van't Hoff) - en af ​​grundlæggerne af moderne fysisk kemi, blev født i Rotterdam (Holland) den 30. august 1852. Efter en eksamen fra teknisk skole i Delft studerede han kemi ved universiteterne Bonn, Paris og Utrecht. I 1874 modtog han en doktorgrad i matematik og naturfilosofi fra Utrecht Universitet.

Fra 1896 til slutningen af ​​sit liv arbejdede Vant-Hoff på saltbalancer i løsninger.

Vant-Goff var et tilsvarende medlem af St. Petersborgs Akademi for Videnskab og fra 1898 et æresmedlem i Moskva Society of Naturalists.

Vant-Hoffs lov gælder kun for fortyndede opløsninger. I koncentrerede opløsninger observeres signifikante afvigelser fra det. Endnu større afvigelser findes i vandige opløsninger af elektrolytter - stoffer, der fører en strøm i en vandig opløsning, som vil blive diskuteret i detaljer i næste kapitel.

Jacob Heinrich van't Hoff (1852-1911)

På grund af forholdet mellem opløsningens molære koncentration og dets osmotiske tryk er det muligt ved det osmotiske tryk at beregne molekylvægten af ​​mange stoffer, der ikke bliver til en gasformig tilstand, men let opløses i et bestemt opløsningsmiddel. Tværtimod ved at kende den molære koncentration af opløsningen kan man beregne dets osmotiske tryk. Ved beregning er det nyttigt at huske på, at det osmotiske tryk i en opløsning indeholdende 1 mol af et opløst stof i en liter kan antages at være 22,4 atm (selvom denne opløsning i virkeligheden er noget højere).

Et eksempel. Beregn det osmotiske tryk af en opløsning indeholdende 9 g glucose i en liter.

Molekylvægt af glucose 180; Derfor er 9 g 0,05 mol. Da det osmotiske tryk er proportional med mængden af ​​opløst stof, er det ønskede osmotiske tryk (x) fundet fra andelen:

Direkte måling af osmotisk tryk giver ret store vanskeligheder, men der er ikke noget presserende behov for dette. Som det fremgår af Vant-Hoff er osmotisk tryk tæt forbundet med nogle andre egenskaber ved fortyndede opløsninger, som er forholdsvis nemme at måle, nemlig med et fald i damptryk, et fald i frysetemperatur, en stigning i kogepunktet. Efter at have bestemt nogen af ​​disse mængder, er det muligt at beregne opløsningets osmotiske tryk. Da alle disse mængder, ligesom osmotisk tryk, varierer i forhold til antallet af partikler af et opløst stof, kan de også anvendes til at bestemme molekylvægten af ​​opløste stoffer.

Du læser artiklen om osmotisk tryk

Osmotisk tryk

Osmotisk tryk, diffust tryk, en termodynamisk parameter, der karakteriserer opløsningens tendens til at falde i koncentrationen, når den er i kontakt med et rent opløsningsmiddel på grund af moddiffusionen af ​​opløste og opløsningsmiddelmolekylerne. Hvis opløsningen adskilles fra det rene opløsningsmiddel med en semipermeabel membran, er kun ensidet diffusion muligt - osmotisk absorption af opløsningsmidlet gennem membranen i opløsningen. I dette tilfælde bliver det osmotiske tryk tilgængeligt til direkte måling med en værdi svarende til det overtryk, der påføres fra opløsningen ved osmotisk ligevægt (se osmose). Osmotisk tryk skyldes et fald i opløsningsmidlets kemiske potentiale i nærværelse af et opløst stof. Systemets tendens til at udligne kemiske potentialer i alle dele af dens volumen og gå ind i en tilstand med et lavere niveau af fri energi forårsager osmotisk (diffusion) overførsel af materiale. Osmotisk tryk i ideelle og yderst fortyndede opløsninger afhænger ikke af opløsningsmiddelets og opløste stoffets natur. Ved en konstant temperatur bestemmes det kun ved antallet af "kinetiske elementer" - ioner, molekyler, associerede eller kolloide partikler - pr. volumen af ​​opløsningen. De første målinger af osmotisk tryk blev lavet af V. Pfeffer (1877), undersøgelse af vandige opløsninger af rørsukker. Hans data tillod J. X. Van't Hoff at oprette (1887) afhængigheden af ​​det osmotiske tryk på koncentrationen af ​​det opløste stof, som falder sammen med Boyle-Mariotte-loven for ideelle gasser. Det viste sig, at det osmotiske tryk (p) er numerisk lig med det tryk, som det opløste ville have haft, hvis det var ved en given temperatur i en tilstand af ideel gas og besat et volumen svarende til opløsningens volumen. For meget fortyndede opløsninger af ikke-dissocierende stoffer beskrives det fundne mønster med tilstrækkelig nøjagtighed ved ligningen: pV = nRT, hvor n er antallet af mol af det opløste stof i volumenet af opløsning V; R er den universelle gas konstant; T er den absolutte temperatur. I tilfælde af dissociering af et stof i en opløsning til ioner, indføres faktoren i> 1, van't Hoff-koefficienten i højre side af ligningen; med forbindelsen af ​​det opløste stof i 2 og 53% - ca. 10 MN / m2; osmotisk tryk af havvand er ca. 0,27 MN / m2.

Osmotisk tryk i cellerne hos dyr, planter, mikroorganismer og i biologiske væsker afhænger af koncentrationen af ​​stoffer opløst i deres flydende medier. Saltpræparatet af biologiske væsker og celler, der er karakteristiske for organismer af hver art, understøttes af den selektive permeabilitet af biologiske membraner til forskellige salte og aktiv transport af ioner. Den relative konstantitet af osmotisk tryk tilvejebringes ved vand-saltmetabolisme, dvs. sugning, fordeling, forbrug og frigivelse af vand og salte (se selektion, udskillelsessystem, osmoregulering). På t. hyperosmotiske organismer, er det indre osmotiske tryk større end det ydre, i hypoosmotisk, mindre end det ydre; i isoosmotisk (poikilosmotisk) internt osmotisk tryk er lig med eksternt. I det første tilfælde absorberes nona aktivt af kroppen og fastholdes i det, og vandet trænger gennem det biologiske. membran passivt i overensstemmelse med den osmotiske gradient. Hyperosmotisk regulering er karakteristisk for ferskvandsorganismer, havet. bruskfisk (hajer, stråler) og alle planter. I organismer med hypoosmotisk regulering er der anordninger til aktiv udskillelse af salte. I knoglefisk udskilles Na + og Cl - ioner, der råder over oceaniske farvande gennem galdene, i krybdyr (slanger og skildpadder) og hos fugle - gennem særlige saltkirtler placeret i hovedområdet. Mg 2 + ioner i disse organismer udskilles gennem nyrerne. Osmotisk tryk i hyper- og hypo-osmotiske organismer kan skabes både af de ioner, der hersker i det ydre miljø og ved metaboliske produkter. For eksempel i hajer og skøjter skabes osmotisk tryk med 60% på grund af urinstof og trimethylammonium; i pattedyrblodplasma, primært på grund af Na + og Cl-ioner; i insektlarver på grund af en række metabolitter med lav molekylvægt. I marine unicellular, pighuder, blæksprutter, mixin og andre isoosmotiske organismer, hvor osmotisk tryk bestemmes af det osmotiske tryk i det ydre miljø og er lig med det, er osmoreguleringsmekanismerne fraværende (undtagen cellulære).

Udvalget af middelværdier af osmotisk tryk i celler af organismer, der ikke er i stand til at opretholde osmotisk homøostase, er ret bred og afhænger af organismens type og alder, typen af ​​celler og det osmotiske tryk i miljøet. Under optimale forhold varierer det osmotiske tryk i cellesaven af ​​jordens organer med sumpplanter fra 2 til 16 atm og for steppe dem fra 8 til 40 kl. I forskellige planteceller kan det osmotiske tryk variere dramatisk (fx i mangrove-osmotisk tryk på cellesap er ca. 60 atm, og osmotisk tryk i xylemfartøjer overstiger ikke 1-2 atm). I homoosmotiske organismer, dvs. i stand til at opretholde relativ konstans af osmotisk tryk, er gennemsnitsværdien og oscillationsområdet for osmotisk tryk forskellige (jordorm er 3,6-4,8 atm, ferskvandsfisk - 6,0-6,6, havbensbenet fisk - 7,8-8,5, haj - 22,3-23,2, pattedyr - 6,6-8,0 ved. I pattedyr er det osmotiske tryk i de fleste biologiske væsker lig med blodets osmotiske tryk (bortset fra væsken udskilt af nogle kirtler - spyt, sved, urin osv.). Osmotisk tryk dannet i dyreceller ved højmolekylære forbindelser (proteiner, polysaccharider osv.) Er ubetydelig, men spiller en vigtig rolle i metabolisme (se onkotisk tryk).

Yu. V. Natochin, V. V. Kabanov.

Lit.: Melvin-Hughes E. A., Fysisk kemi, trans. fra engelsk, pr. 1-2, M., 1962; Den fysiske kemi, ed. Ya. I. Gerasimova, bind 1-2, Moskva-Leningrad, 1963-1966; Pasynsky AG, colloid chemistry, 3. udgave, M., 1968: Prosser L., Brown F., Dyrens sammenlignende fysiologi, trans. med engelsk, M., 1967; Griffin D., Novik El., Levende organisme, trans. fra engelsk, 1973; Nobel P., Plantecellefysiologi (fysisk-kemisk tilgang), trans. fra engelsk, M., 1973.

Skematisk diagram af osmometeret: A - opløsningskammer; B - kamera til opløsningsmidlet; M-membran. Væskeniveauer i rørene ved osmotisk ligevægt: a og b - under betingelser med lige ydre tryk i kamrene A og B, når r _En = r _B, på samme tid H - en kolonne af væske, der balancerer det osmotiske tryk; b - under betingelserne for ulighed af ydre pres, når r _En - r _B = p.

Osmotisk tryk hos mennesker

Osmotisk blodtryk er et tryk, der fremmer penetrering af et vandigt opløsningsmiddel gennem en semipermeabel membran mod en mere koncentreret sammensætning.

På grund af dette forekommer vandudveksling mellem væv og blod i menneskekroppen. Det kan måles ved hjælp af et osmometer eller cryoskopisk.

Hvad bestemmer den osmotiske værdi

Denne indikator påvirkes af antallet af elektrolytter og ikke-elektrolytter opløst i blodplasma. Mindst 60% er ioniseret natriumchlorid. Løsninger, hvis osmotiske tryk nærmer sig plasmadrykket kaldes isotonisk.

Hvis denne værdi reduceres, kaldes denne sammensætning hypotonisk, og i tilfælde af dens overskud - hypertonisk.

Ved ændring af det normale niveau af opløsningen i cellernes væv er beskadiget. For at normalisere fluidets tilstand kan indføres udefra, og sammensætningen afhænger af sygdommens art:

• Hypertonisk opløsning fremmer fjernelse af vand i karrene.
• Hvis trykket er normalt, fortyndes stofferne i en isotonisk opløsning, normalt natriumchlorid.
• Hypotonisk koncentreret opløsning kan føre til cellebrud. Vand, der trænger ind i blodlegemet, fylder hurtigt det. Men med den rigtige dosering hjælper det med at rense sårene fra pus, for at reducere allergisk ødem.

Nyrerne og svedkirtlerne sikrer, at indikatoren er uændret. De skaber en beskyttende barriere, der forhindrer indflydelsen af ​​metaboliske produkter på kroppen.

Derfor har osmotisk tryk hos mennesker næsten altid en konstant værdi, et skarpt spring kan kun ske efter intens fysisk anstrengelse. Men selve kroppen normaliserer stadig denne figur.

Hvordan påvirker fødeindholdet

Korrekt ernæring - sundhedsgaranti for hele kroppen. Ændringen i tryk forekommer i tilfælde af:

• Forbruger store mængder salt. Dette fører til aflejring af natrium, som følge af, at væggene i blodkarene bliver tætte, reducerer clearance. I denne tilstand kan kroppen ikke klare fjernelsen af ​​væske, hvilket fører til en stigning i blodcirkulationen og højt blodtryk, udseende af ødem.
• Utilstrækkeligt væskeindtag. Når kroppen ikke har nok vand, forstyrres vandbalancen, blodet fortykkes, da mængden af ​​opløsningsmiddel, det vil sige, vandet falder. En person føler en stærk tørst, idet han har slukket det, starter processen med at genoptage mekanismens arbejde.
• Brug af junkfood eller krænkelse af de indre organer (lever og nyre).

Hvordan måles det, og hvad siger indikatorerne

Størrelsen af ​​blodplasmaets osmotiske tryk måles, når det fryser. I gennemsnit er denne værdi normalt 7,5-8,0 atm. Med en stigning i temperaturen af ​​fryseprocessen vil være højere.

En del af den osmotiske størrelse skaber onkotisk tryk, det dannes af plasmaproteiner. Det er ansvarligt for reguleringen af ​​vandudveksling. Onkotisk blodtryk er normalt 26-30 mm Hg. Art. Hvis indikatoren ændres i en mindre retning, så opstår der hævelse, da kroppen ikke klare sig med udskillelsen af ​​væske, og det akkumuleres i vævene.

Dette kan forekomme med nyresygdom, langvarig fastning, når blodets sammensætning indeholder lille protein eller med leverproblemer, i hvilket tilfælde albumin er ansvarlig for svigt.

Virkning på menneskekroppen

Utvivlsomt er osmose og osmotisk tryk de vigtigste faktorer, der påvirker vævets elasticitet og kroppens evne til at bevare formen af ​​celler og indre organer. De giver vævs næringsstoffer.

For at forstå, hvad det er, skal du placere den røde blodlegeme i destilleret vand. Over tid vil hele cellen blive fyldt med vand, erythrocytemembranen vil falde sammen. Denne proces kaldes hæmolyse.

Hvis cellen bliver dyppet i en koncentreret saltvandsløsning, mister den sin form og elasticitet, den vil rynke. Plasmolyse fører til tab af røde blodlegemer. I en isotonisk opløsning forbliver de oprindelige egenskaber.

Osmotisk tryk sikrer normal bevægelse af vand i kroppen.

Osmotisk tryk i naturen og menneskeliv

Materialet til din anmeldelse vil give oplysninger om det osmotiske tryk (g). Nedenfor vil blive overvejet: formuleringen af ​​termen, egenskaber og egenskaber, målemetoder til trykpræcisering, forholdet til biologi og forholdet til løsninger (pp) af forskellige typer.

Kendskab til osmotisk tryk

Osmotisk tryk er det overskydende hydrostatiske tryk, der udøves på opløsninger. Samtidig skal opløsningerne selv adskilles af en halvgennemtrængelig membrantype fra rene opløsningsmidler. Processen med diffusionsopløsning gennem membranen under sådanne betingelser forekommer ikke. Formålet med et sådant tryk er ønsket om at skabe en ligevægt mellem koncentrationerne af eventuelle løsninger, og værktøjet er molekylær diffusion mellem opløsningsmidlet og opløsningsmidlet. Osmotisk tryk er betegnet med bogstavet "π" (pi).

Om ejendomme

Osmotisk tryk har tonicitetsfænomenet, hvilket er en gradientmåling af osmotisk tryk. Med andre ord er dette potentialet for vandforskel i et par p-grøft adskilt af en semipermeabel membran. Hypertonisk opløsning er et stof, der har et højere osmotisk tryk i sammenligning med et andet p-rum. En hypotonisk opløsning har derimod et lavere osmotisk indeks.

Hvis en sådan løsning placeres i et lukket rum, for eksempel i en blodcelle, så vil vi se, at osmotisk tryk kan bryde cellemembranen. Narkotika indført i blodet blandes først med en isotonisk p-rom, der bringer dem til opløsning netop på grund af denne grund. Samtidig skal natriumchlorid i opløsning indeholdes i en mængde, som kan balancere den osmotiske virkning af den cellulære væske.

Hvis lægemidlet af den indgivne type blev fremstillet på basis af vand eller højt fortyndede opløsninger, ville osmotisk nedbrydning bryde blodcellerne ved at tvinge vand til at trænge ind i dem. At skabe løsninger ved brug af for høje koncentrationer af stoffer vil tvinge vandet til at forlade cellerne, og som følge heraf vil de krympe. For dette er det nok fra tre til ti procent natriumchlorid i p-re.

Planteceller, i modsætning til dyr, vil blive udsat for adskillelse fra cellevæggen, alt dens indhold, med undtagelse af den ydre cellevæg, men sammen med membranen. Dette fænomen kaldes plasmolyse. Deplazmolizom er igen den proces, der observeres ved bevægelse af krympede celler i en opløsning af en mere fortyndet type.

Forholdet mellem tryk og opløsning

Den opløste kemiske natur i forbindelsen påvirker ikke størrelsen af ​​den osmotiske virkning. Dens hastighed afhænger af mængden af ​​disse stoffer i p-re. Derfor ser vi, at osmotisk tryk er en colligativ egenskab af opløsningen. Trykket vil stige med stigende koncentration af aktive stoffer i p-re. Dette er angivet ved lov af osmotisk tryk. Formlen er ret simpel:

hvor den isotoniske koefficient er angivet ved bogstavet i, udtrykkes det molære niveau af koncentrationen af ​​p-ra med C (mol / m3), dets konstante universalindeks er angivet ved bogstavet R, og T er det termodynamiske niveau af p-ra-temperaturen.

Formlen ligner den ideelle gaslov. I luften indikerer partikler af en ideel gas i et viskøs opløsningsmiddelmedium ved lighed af deres egenskaber også deres fælles træk. Denne erklæring bekræfter en række eksperimenter udført af J. B. Perrin i 1906. Han observerede fordelingen af ​​emulsionspartikler af gummigovoy harpiks i vandkolonnen, som generelt overholdt Boltzmann loven.

Der er et koncept for onkotisk osmotisk tryk, der afhænger af mængden af ​​proteiner i opløsningen. Som følge af sult eller nyresygdom vil koncentrationen af ​​proteiner falde. Af den grund vil det onkotiske tryk falde, og de onkotiske naturens øder begynder at fremstå. Der vil være en overførsel af vand fra væv til skibene, til de steder hvor π_PMC mere. Purulente processer medfører en stigning i π_PMC to til tre gange. Dette skyldes ødelæggelsen af ​​proteiner, hvilket fører til en stigning i antallet af partikler.

Det stabile osmotiske indeks skal være ca. 7,7 atm. Af denne grund indeholder isotoniske opløsninger sædvanligvis omkring π_plasma = 7,7 atm. Løsninger hvor π overstiger π_plasma, bruges til at fjerne pus fra sår eller eliminere ødem allergisk natur. De er også afføringsmiddel.

Termodynamisk visning af osmotisk tryk

Vant-Hoff formel anvendt til osmotisk behandling kan være begrundet i termodynamisk synspunkt.

Fri energi, der er i opløsning, vil svare til G = G 0 + RTlnx_En + πV_C. Den molære del af opløsningen betegnes med x_En, V_C Er en indikator for molært volumen. ΠV medlem_C svarende til at indføre fri energi af eksternt pres. Rent opløsningsmiddel har G = G0. Hvis ligevægtindekset ∇G af opløsningsmidlet svarer til indekset 0, får vi:

Den resulterende rekord kan konverteres til Vant-Hoffs formel.

Om kolloide løsninger

Osmotisk tryk af opløsningen kan forekomme, hvis to tilstande er til stede:

1. Der kræves en semipermeabel partition (membran).
2. Tilstedeværelsen af ​​to p-ryv på begge sider af membranen, med p-ry skal være forskellige koncentrationer.

Cellemembranen kan passere partikler af specifikke størrelser, for eksempel indlevere og frigive et vandmolekyle, men har den modsatte virkning på C₂H₆O. Ved hjælp af specialmaterialer, der også er karakteriseret ved en lignende mulighed for adskillelse, er det således muligt at adskille blandingsblandingens forskellige bestanddele.

Osmotiske opløsninger beregnes ved anvendelse af π = cRT. Denne formel blev afledt af Vant-Hoff i 1885, og Pfeffers eksperimenter med porøst porcelæn tjente som grundlag for dens opdagelse.

Turgor i et bur

Både osmose og osmose er meget vigtige komponenter i mange biologiske systemer. Hvis strukturen indeholder en semipermeabel septum (et specifikt væv eller en cellevæg), vil den konstante vandosmosehastighed skabe for meget hydrostatisk tryk, og som følge heraf vil der blive dannet en turgor, som vil tilvejebringe vædets styrke og modstandsdygtighed.

Måske fænomenet hæmolyse, som er en ruptur af cellemembranen, såsom erytrocyten som følge af sin overdrevne hævelse, når den placeres i renset vand.

plasmolyse

Modsatte processer vil opstå, når cellen placeres i opløsninger af et salt af en koncentreret type: Vand indeholdt i cellen vil diffunde ind i saltopløsningerne gennem membranen. Som et resultat vil cellen blive krympet og tabe sin turgor af en stabil tilstand. Dette fænomen kaldes plasmolyse. Turgor kan imidlertid genoprettes ved at placere en plasmolyseret celle i protoplasmatisk vand. Cellevolumen opretholdes kun i en isotonisk p-re med samme koncentration (konstant osmotisk tilstand).

Sammenfatning

Dette materiale gjorde det muligt for læseren at blive bekendt med begrebet osmotisk behandling, formulere en generel ide om det og lære mange interessante ting. For eksempel er ligheden af ​​beregningen af ​​formlen med Van't Hoff formel, ligheden med den ideelle gas, rollen i biologiske processer og de konsekvenser, de kan forårsage, nemlig turgor, plasmolyse, hæmolyse og meget mere.

OSMOS og OSMOTISK TRYK;

Osmose og osmotisk tryk forårsaget af det tilhører de colligative egenskaber af opløsninger.

I et skib divideret med en halvtæt tæthed AB (membran) er der på den ene side en opløsning af sukker i vand, på den anden side rent vand (opløsningsmiddel).

Den semi-uigennemtrængelige væg AB passerer vandmolekylerne til begge sider, men lader ikke soltets molekyler (sukker) gennem. Et eksempel på en semi-barriere septum kunne være en tyr boble.

Koncentrationen af ​​opløsningsmiddel (vand) på begge sider af den halvimpermeable partition vil variere. I den højre del af fartøjet optager opløsningsmidlets molekyler noget volumen, og opløsningsmiddelkoncentrationen vil være mindre end i den venstre del af beholderen med rent opløsningsmiddel. Opløsningsmidlet fra området med højere koncentration vil spontant bevæge sig til området med en lavere koncentration, dvs. fra venstre side af skibet til højre. Denne bevægelse kaldes osmose, som i fig. Vis med pile.

Osmose er en spontan overgang af et opløsningsmiddel gennem en halvimpermeabel partition (membran) fra et opløsningsmiddel til en opløsning eller fra en mindre koncentreret opløsning til en mere koncentreret en.

Når vand passerer fra den venstre del af fartøjet til højre, vil væskeniveauet i denne del af beholderen øges med værdien af ​​h. På samme tid, med samme værdi af h, vil niveauet af væske i den venstre del af fartøjet falde. Forskellen mellem væskeniveauerne i venstre og højre knæ, hvor overgangen af ​​opløsningsmidlet stopper, bestemmer størrelsen af ​​det osmotiske tryk.

Osmotisk tryk kan udtrykkes som følger:

- Vant-Hoff ligning, hvor

osmotisk tryk; n er antallet af mol af opløst stof.

Denne ligning ved forfatterens navn hedder van't Hoff ligningen.

Til molær koncentration (C = n / V):

Vant-Hoff-ligningen viser, at osmose og det osmotiske tryk, der forårsages af det, kun afhænger af mængden af ​​opløst stof og ikke af dets natur (kolligative egenskaber).

Van't Hoff ligningen ligner den ideelle gasligning af staten pV = nRT. Et sådant tilfælde er ikke tilfældigt - begge ligninger afspejler systemets grundlæggende lighed på molekyliveau. Under betingelserne for ligevægt i det osmotiske system ligner opløsningsmidlet atomer af en ideel gas. Opløsningsmidlet er kun en bærer af det opløste stof, som et vakuums rolle for en ideel gas.

Van't Hoff ligningen giver os mulighed for at beregne det osmotiske tryk, som er numerisk lig med det overskydende ydre tryk, der skal påføres opløsningen for at forhindre osmose og genoprette det samme niveau af væskeopløsning og opløsningsmiddel, adskilt af en semi-uigennemtrængelig partition.

Et eksempel. Beregn det osmotiske tryk i en vandig opløsning indeholdende g = 68,4 g saccharose (g / mol) og 1000 g vand, opløsningens tæthed ved t = 20 C kg / m.

Osmose og osmotisk tryk spiller en væsentlig rolle i planter og levende organismer. Så spiller cellemembranen rollen som en semipermeabel membran.

Isotonisk koefficient i (Van't Hoff koefficient).

Vi har vist, at stigende kogepunkt bestemmes af ligningen:

Derfor er solvens molekylvægt:

I mange tilfælde er den eksperimentelle mol masse næsten lig med den sande molmasse.

Men i nogle tilfælde er den eksperimentelle mol masse meget forskellig fra den sande. Faktum er, at disse virkninger er proportionale med antallet af opløste partikler.

For eksempel, når sukker opløses i en opløsning, er der en partikel af sukker C,

sukker 1 partikel C

og når KCl opløses, dannes to KCl-partikler

fordi hvor m er den molære koncentration af opløste. I dette tilfælde skal der tages hensyn til dannelsen af ​​to partikler under opløsningen af ​​KCl.

I tilfælde af elektrolytter indføres begrebet isotonisk koefficient (Van't - Hoff koefficienten i), hvilket viser hvor mange gange antallet af partikler i en opløsning stiger som følge af dissociation.

Generelt er den isotoniske koefficient lig med:

Når opløsningen opløses, dekomponerer imidlertid ikke alle elektrolytmolekyler i ioner, estimeret ved graden af ​​elektrolytisk dissociation eller simpelthen graden af ​​dissociation, som normalt betegnes.

Lad opløste N molekyler af materie graden af ​​dissociation er lig med:

Så antallet af molekyler der dissocierer:

Uopløst dissociation af molekyler i opløsning:

Lad 2 ioner dannes under dissociation af et enkelt molekyle (vi angiver antallet af ioner, hvori molekylet bryder ned). Så er antallet af ioner:

Antallet opløste partikler = N

Så er den isotoniske koefficient

Et eksempel. Lad natriumchlorid dissocieres ufuldstændigt til ioner:

Så er den isotoniske koefficient lig med:

Den isotoniske koefficient karakteriserer sådanne kolligative egenskaber ved elektrolytopløsninger som hævning af kogepunktet, sænkning af frysetemperaturen, osmotisk tryk og damptryk af opløsningsmidlet over opløsningen.

For elektrolytløsninger vil en stigning i kogepunktet og et fald i frysetemperaturen blive beskrevet ved hjælp af følgende udtryk:

hvor m er opløsningens molalitet.

Baseret på ovenstående formler kan du udlede en formel til at bestemme den egentlige molære masse af et stof:

Imidlertid er opløsningsmidlets valg af stor betydning ved adskillelsen af ​​den faste masse af det opløste stof.

For eksempel bestemmer den cryoskopiske metode molærmassen af ​​eddikesyre. I vandig opløsning er molmassen g / mol, hvilket fuldt ud svarer til formlen. I en opløsning af benzen er molærden af ​​eddikesyre g / mol. Dette indikerer eksistensen af ​​molekyler i opløsningen (CH COOH). Faktisk er der dannet en hydrogenbinding i benzen mellem molekylerne af eddikesyre:

I vand er det umuligt, fordi vandet danner selv hydrogenbindinger: