Osmosis

Definisi osmosis

Osmosis adalah jalan keluar pelarut secara spontan (yang dalam sistem biologi biasanya adalah air), dari larutan di mana zat terlarut lebih dicairkan ke larutan yang lebih pekat; pergerakan ini - yang berlaku melalui membran semipermeabel - berterusan sehingga keadaan keseimbangan tercapai, di mana kedua-dua larutan memperoleh dan mengekalkan kepekatan yang sama.

Contoh praktikal

Untuk memperjelas konsep osmosis dengan lebih baik, mari kita bayangkan bahawa kita mempunyai bekas yang dibahagikan kepada dua petak dengan isipadu sama (A dan B) oleh membran semimermeabel (iaitu, hanya telap ke pelarut - dalam hal ini air - dan bukan pada petak A terdapat larutan berair di mana satu sudu glukosa telah dilarutkan, sementara di bahagian B kita mempunyai larutan berair dengan isipadu yang sama di mana tiga sudu glukosa telah dilarutkan (oleh itu lebih pekat). Ini perbezaan mewujudkan kecerunan kepekatan glukosa di sisi membran dan, kerana gula ini tidak dapat menyeberangnya, keseimbangan dicapai dengan aliran air dari petak A (di mana glukosa lebih dicairkan) ke arah petak B (di mana ia lebih banyak ). Sekiranya anda suka, boleh dikatakan bahawa air melewati osmosis dari larutan di mana ia lebih pekat (A) ke yang di dalamnya kurang pekat (B).

Mengikuti aliran ini, paras air di B meningkat dan menurun di A, mewujudkan perbezaan tahap tertentu antara keduanya. Fenomena ini berakhir apabila kedua-dua penyelesaian tersebut mencapai kepekatan yang sama, kemudian tetap berterusan.

Penyelesaian hipotonik, isotonik dan hipertonik

Mengambil dua larutan dengan kepekatan molar yang berlainan (bilangan zarah berlarutan yang berlainan di dalamnya), larutan dengan kepekatan molar terendah didefinisikan sebagai hipotonik dan yang lebih pekat adalah hipertonik. Dua penyelesaian sebaliknya adalah isotonik (atau equimolar) apabila mereka mempunyai kepekatan yang sama.

Dalam contoh yang baru dibuat, larutan B adalah hipertonik (oleh itu ia mengandungi lebih banyak zat terlarut) daripada yang lain (ditakrifkan sebagai hipotonik); oleh itu, dalam keadaan normal, pelarut bergerak dengan osmosis dari hipotonik ke larutan hipertonik. Kami bercakap mengenai keadaan standard kerana, dengan bermain dengan undang-undang fizik, adalah mungkin untuk membalikkan konsep osmosis dan memilih jalan keluar pelarut dari kepekatan yang paling dicairkan ke yang paling pekat (osmosis terbalik).

Tekanan osmotik dan osmosis terbalik

Seperti yang dinyatakan sejauh ini, aliran bersih pelarut - yang dihasilkan oleh osmosis - berterusan sehingga kedua larutan tersebut mencapai kepekatan yang sama. Nah, pergerakan ini dapat dilawan, dihentikan, atau bahkan dibalikkan dengan memberi tekanan ke petak dengan kepekatan tertinggi.

Dalam contoh sebelumnya adalah memadai untuk meletakkan piston di petak B (yang kita ingat mempunyai kepekatan yang lebih tinggi), dan menolaknya dengan daya tertentu, untuk menyeberangi aliran air ke arah A; dalam kes ini kita bercakap mengenai terbalik osmosis.

Tekanan osmotik adalah tekanan yang betul-betul menentang laluan pelarut melalui membran semimermeabel; akibatnya adalah tekanan yang diperlukan untuk mengatasi osmosis.

Untuk apa yang diperkatakan setakat ini, dua larutan isotonik mempunyai tekanan osmotik yang sama; Oleh itu, perlu ditekankan bahawa tekanan osmotik bergantung sepenuhnya pada bilangan zarah yang terdapat dalam larutan dan bukan pada sifatnya.

Osmosis dan tubuh manusia

Membran plasma yang mengelilingi sel-sel tubuh manusia, sebenarnya, adalah membran separa telap, yang memungkinkan laluan langsung, melalui osmosis, molekul-molekul kecil (seperti air dan urea), tetapi bukan yang mempunyai berat molekul yang lebih besar ( seperti protein, asid amino dan gula). Oleh itu, keseimbangan osmotik dalam cecair badan sangat penting untuk menjamin sel-sel persekitaran yang optimum untuk hidup.

Sekiranya kita mengambil sel seperti sel darah merah dan membenamkannya dalam larutan hipotonik, ini - oleh osmosis - mengalami pembengkakan (disebabkan oleh kemasukan air), yang bahkan dapat membuatnya meletup. Sebaliknya, jika direndam dalam larutan hipertonik sel yang dialaminya, disebabkan oleh aliran air ke arah luar, dehidrasi teruk yang menyebabkannya berkerut. Nasib baik, di dalam sel organisma manusia terbenam dalam larutan isotonik berkenaan dengan persekitaran dalamannya, dan terdapat pelbagai sistem untuk memastikan cecair ini berada dalam keseimbangan osmotik.

Tekanan osmotik dan penyimpanan makanan

Mari kita fikirkan sejenak mengenai jem buatan sendiri ... gula ditambah dengan banyaknya bukan hanya untuk meningkatkan rasanya, tetapi juga dan terutama sekali untuk meningkatkan jangka hayatnya. Namun, gula adalah elemen penting bagi kehidupan banyak mikroorganisma yang terlibat dalam penurunan produk. Percanggahan jelas ini dibongkar oleh konsep osmosis.

Sekiranya kita menerapkan undang-undang ini untuk macet, sebenarnya, kerana tekanan osmotiknya jauh lebih tinggi, sel bakteria yang terdapat di dalam balang kehilangan air akibat osmosis, berkerut dan mati (atau sekurang-kurangnya tidak aktif). Oleh itu, penggunaan larutan hipertonik meningkatkan masa penyimpanan makanan, kerana mengurangkan ketersediaan air seumur hidup dan percambahan mikroorganisma. Undang-undang osmosis juga dieksploitasi dalam air garam (di mana makanan direndam dalam larutan hipertonik di mana zat terlarut adalah garam meja biasa). Contoh lain diberikan oleh caper (atau makanan lain yang diawetkan dalam garam) dan buah gula-gula. Oleh itu, sekiranya anda tertanya-tanya mengapa garam ditambahkan ke stik hanya ketika dimasak, kini anda mempunyai jawapan: kehadirannya pada daging mentah lebih senang melepaskan jus intra dan ekstraselular, mengurangkan rasa sedap; dengan cara yang sama sayur-sayuran tertentu, seperti aubergin, ditaburkan dengan garam dan dibiarkan berehat selama beberapa jam, hanya untuk membolehkan osmosis membersihkan air dan cecair pahit mereka.