Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Осмос



План:


Введення

Осмос (від греч. ὄσμος - Поштовх, тиск) - процес однобічної дифузії через напівпроникну мембрану молекул розчинника в бік більшої концентрації розчиненого речовини (меншій концентрації розчинника).

Жан-Антуан Нолле

1. Історія

Вперше осмос спостерігав А. Нолле в 1748, однак дослідження цього явища було розпочато через сторіччя.

2. Суть процесу

Рис. 1. Осмос через напівпроникну мембрану. Частинки розчинника (сині) здатні перетинати мембрану, частки розчиненої речовини (червоні) - ні.

Явище осмосу спостерігається в тих середовищах, де рухливість розчинника більше рухливості розчинених речовин. Важливим окремим випадком осмосу є осмос через напівпроникну мембрану. Напівпроникні називають мембрани, які мають досить високу проникність не для всіх, а лише для деяких речовин, зокрема, для розчинника. (Рухливість розчинених речовин в мембрані прагне до нуля). Якщо така мембрана розділяє розчин і чистий розчинник, то концентрація розчинника в розчині виявляється менш високою, оскільки там частина його молекул заміщена на молекули розчиненої речовини (див. Рис. 1). Внаслідок цього, переходи часток розчинника з відділу, що містить чистий розчинник, в розчин будуть відбуватися частіше, ніж в протилежному напрямку. Відповідно, обсяг розчину буде збільшуватися (а концентрація речовини зменшуватися), тоді як обсяг розчинника буде відповідно зменшуватися.

Наприклад, до яєчній шкаралупі з внутрішньої сторони прилягає напівпроникна мембрана: вона пропускає молекули води і затримує молекули цукру. Якщо такий мембраною розділити розчини цукру з концентрацією 5 і 10% відповідно, то через неї в обох напрямках будуть проходити тільки молекули води. В результаті в більш розбавленому розчині концентрація цукру підвищиться, а в більш концентрованому, навпаки, знизиться. Коли концентрація цукру в обох розчинах стане однаковою, настане рівновага. Розчини, які досягли рівноваги, називаються ізотонічними.

Осмос, спрямований всередину обмеженого об'єму рідини, називається ендосмосом, назовні - екзосмосом. Перенесення розчинника через мембрану обумовлений осмотичним тиском. Воно дорівнює надлишковому зовнішньому тискові, яке слід докласти з боку розчину, щоб припинити процес, тобто створити умови осмотичної рівноваги. Перевищення надлишкового тиску над осмотичним може призвести до звернення осмосу - зворотної дифузії розчинника.

У випадках, коли мембрана проникна не тільки для розчинника, а й для деяких розчинених речовин, перенесення останніх із розчину в розчинник дозволяє здійснити діаліз, який застосовується як спосіб очищення полімерів і колоїдних систем від низькомолекулярних домішок, наприклад електролітів.


3. Значення осмосу

Осмос відіграє важливу роль у багатьох біологічних процесах. Мембрана, навколишнє нормальну клітку крові, проникна лише для молекул води, кисню, деяких з розчинених в крові поживних речовин та продуктів клітинної життєдіяльності; для великих білкових молекул, що знаходяться в розчиненому стані всередині клітини, вона непроникна. Тому білки, настільки важливі для біологічних процесів, залишаються всередині клітини.

Осмос бере участь в перенесенні поживних речовин в стволах високих дерев, де капілярний перенос не здатний виконати цю функцію.

Осмос широко використовують в лабораторній техніці: при визначенні молярних характеристик полімерів, концентрування розчинів, дослідженні різноманітних біологічних структур. Осмотичні явища іноді використовуються в промисловості, наприклад при отриманні деяких полімерних матеріалів, очищенню високо-мінералізованої води методом "зворотного" осмосу рідин.

Клітини рослин використовують осмос також для збільшення обсягу вакуолі, щоб вона розпирала стінки клітки ( тургорное тиск). Клітини рослин роблять це шляхом запасання сахарози. Збільшуючи або зменшуючи концентрацію сахарози в цитоплазмі, клітини можуть регулювати осмос. За рахунок цього підвищується пружність рослини в цілому. Із змінами тургорного тиску пов'язано багато руху рослин (наприклад, рухи вусів гороху та інших лазающих рослин). Прісноводні найпростіші також мають вакуоль, але завдання вакуолей найпростіших полягає лише в відкачуванні зайвої води з цитоплазми для підтримки постійної концентрації розчинених в ній речовин.

Осмос також відіграє велику роль в екології водойм. Якщо концентрація солі та інших речовин у воді підніметься або впаде, то мешканці цих вод загинуть через згубного впливу осмосу.


4. Використання в промисловості

Перша в світі електростанція, яка використовує для вироблення електрики явище осмосу, відкрилася 24 листопада 2009 в Норвегії. Солона морська і прісна вода на електростанції розділені мембраною; так як концентрація солей у морській воді вище, між солоною і прісною водою розвивається явище осмосу, в результаті чого тиск солоної води мимоволі зростає. Так як тиск солоної води зазнала осмосу більше, ніж атмосферний тиск, виникає потужний потік води, який і приводить в дію гідротурбіну, що виробляє енергію. [1]


Примітки


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Зворотний осмос
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru