Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Biologi

Hvordan påvirker koncentrationen af ​​en opløsning osmose?

Osmose er en proces der forekommer mellem to beholdere adskilt af en semipermeabel barriere. Hvis barrieren har porer, der er store nok til at tillade vandmolekyler at passere, men små nok til at blokere molekylerne af et opløst stof, vil vand strømme fra siden med den mindre koncentration af opløst stof til siden med den større koncentration. Denne proces fortsætter, indtil enten koncentrationen af ​​opløst stof er lige på begge sider eller den modstandsdygtige volumenændring på siden med den større koncentration overstiger den kraft, der driver vandet gennem barrieren. Dette tryk er osmotisk eller hydrostatisk tryk, og det varierer direkte med forskellen i opløst koncentration mellem de to sider.

TL; DR (for lang tid, ikke læst)

Det osmotiske tryk Kørsel vand over en uigennemtrængelig barriere stiger med forskellen i opløst koncentration på hver side af barrieren. I en opløsning med mere end et opløst stof summere koncentrationerne af alle opløste stoffer for at bestemme den totale opløste koncentration. Osmotisk tryk afhænger kun af antallet af opløste partikler, ikke på deres sammensætning.

Osmotisk (hydrostatisk) tryk

Den faktiske mikroskopiske proces, der driver osmose, er lidt mystisk, men forskere beskriver det her måde: Vandmolekyler er en tilstand med konstant bevægelse, og de migrerer frit gennem en ubegrænset beholder for at udligne deres koncentration. Hvis du sætter en barriere ind i beholderen, gennem hvilken de kan passere, vil de gøre det. Men hvis den ene side af barrieren indeholder en opløsning med partikler for store til at komme gennem barrieren, skal vandmolekylerne passere fra den anden side dele plads med dem. Volumenet på siden med opløsningsmidlet øges, indtil antallet af vandmolekyler på begge sider er ens.

Forøgelse af koncentrationen af ​​opløst stof reducerer det ledige rum til vandmolekyler, hvilket reducerer deres tal. Dette øger igen tendensen af ​​vandet til at strømme ind i den side fra den anden side. For at antropomorfere en smule, desto større forskel i koncentrationen af ​​vandmolekyler, jo mere de "ønsker" at bevæge sig over barrieren til den side, der indeholder opløsningen.

Forskere kalder dette trang til osmotisk tryk eller hydrostatisk tryk, og det er en målbar mængde. Læg et låg på en stiv beholder for at forhindre volumen i at ændre sig og måle det nødvendige tryk for at holde vandet steget, mens du måler koncentrationen af ​​opløsningen på siden med det mest opløste stof. Når der ikke sker nogen yderligere forandring i koncentrationen, er trykket, du udøver på omslaget, det osmotiske tryk, forudsat at koncentrationerne på begge sider ikke er udlignet.

Relativ osmotisk tryk til opløsningsmiddelkoncentration

I de fleste virkelige situationer, som rødder, der tegner fugt fra jorden eller cellerne, der udveksler væsker med deres omgivelser, eksisterer der en vis koncentration af opløste stoffer på begge sider af en halvgennemtrængelig barriere, såsom en rod- eller cellevæg. Osmose forekommer så længe koncentrationerne er forskellige, og det osmotiske tryk er direkte proportional med koncentrationskvoten. I matematiske termer:

P = RT (ΔC)

hvor T er temperaturen i Kelvins, ΔC er forskellen i koncentrationer og R er den ideelle gaskonstant.

Osmotisk tryk afhænger ikke af størrelsen af ​​de opløste molekyler eller deres sammensætning. Det afhænger kun af hvor mange af dem der er. Hvis mere end et opløst stof er til stede i en opløsning, er det osmotiske tryk således:

P = RT (C 1 + C 2 + ... C n) < br

hvor C 1 er koncentrationen af ​​opløst en osv.

Test det selv

Det er nemt at få en hurtig ide om koncentrationens påvirkning på osmotisk tryk. Bland en spiseskefulde salt i et glas vand og læg i en gulerod. Vand vil strømme ud af gulerod i saltvand ved osmose, og guleroden vil skrumpe. Nu øges saltkoncentrationen til to eller tre spiseskefulde og registrerer, hvor meget hurtigere og fuldstændigt gulerodene skinner.

Vandet i en gulerod indeholder salt og andre opløste stoffer, så omvendt vil det ske, hvis du nedsænker det i destilleret Vand: Gulerødden vil svulme. Tilsæt en lille mængde salt og optag hvor meget mindre tid det tager for gulerod at svulme, eller om det svulmer i samme størrelse. Hvis guleroden ikke svulmer eller skrumper, har du formået at lave en løsning, der har samme saltkoncentration som gulerod.

Klik for at udvide hele teksten