Осмотическое давление — это термодинамический параметр, характеризующий избыточное внешнее давление, которое необходимо приложить к раствору, чтобы предотвратить диффузию растворителя через полупроницаемую мембрану из чистого растворителя в этот раствор. Механизм возникновения Явление основано на процессе осмоса — самопроизвольном переходе молекул растворителя (например, воды) через мембрану, которая пропускает растворитель, но удерживает частицы растворенного вещества.
- Причина: Система стремится к термодинамическому равновесию и выравниванию концентраций по обе стороны мембраны.
- Процесс: Растворитель переходит в область с более высокой концентрацией растворенного вещества, увеличивая объем этой фазы.
- Давление: Возникающая разница уровней жидкости создает гидростатическое давление. Когда оно становится равным осмотическому, наступает равновесие, и ток жидкости прекращается.
Количественное описание Для разбавленных растворов неэлектролитов осмотическое давление подчиняется закону Вант-Гоффа, который по форме совпадает с уравнением состояния идеального газа: Где:
- — осмотическое давление. — молярная концентрация растворенного вещества (моль/м³ или моль/л). — универсальная газовая постоянная ( Дж/(моль·К)). — абсолютная температура в Кельвинах.
Для растворов электролитов в формулу вводится изотонический коэффициент , учитывающий диссоциацию молекул на ионы: . Единицы измерения Осмотическое давление измеряется в стандартных единицах давления принятых в системе СИ и технике:
| Единица измерения | Сокращение | Примечание |
|---|---|---|
| Паскаль | Па (Pa) | Основная единица СИ (чаще кПа или МПа) |
| Атмосфера | атм (atm) | Традиционно используется в химии и биологии |
| Бар | бар (bar) | Приблизительно равна 1 атмосфере |
| Миллиметры ртутного столба | мм рт. ст. | Часто используется в медицине и физиологии |
Биологическое значение Осмотическое давление играет критическую роль в жизнедеятельности клеток:
- Тургор: Обеспечивает упругость растительных клеток.
- Гемолиз и плазмолиз: При помещении клетки в гипотоническую (низкое давление) или гипертоническую (высокое давление) среду клетка может либо лопнуть от избытка воды, либо сморщиться.
- Гомеостаз: Организм человека поддерживает осмотическое давление крови на постоянном уровне (около 7,4–7,8 атм).
Я могу рассчитать осмотическое давление для конкретного раствора, если вы предоставите данные о его концентрации и температуре.
Форма ответа
Ответы и вопросы пользователей