Osmoza by Sandra Cybulska

Co to jest osmoza?

facebooksc2001 — 2015-02-21 15:50:28 UTC

To dyfuzja rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną rozdzielającą dwa roztwory o różnym stężeniu. Osmoza spontanicznie zachodzi od roztworu o niższym stężeniu substancji rozpuszczonej do roztworu o wyższym, czyli prowadzi do wyrównania stężeń obu roztworów.

W kontekście osmozy roztwór z którego ubywa rozpuszczalnika nazywa się hipotonicznym, tego w którym przybywa nazywa się hipertonicznym. Gdy roztwory pozostają w równowadze osmotycznej, mówi się że są wzajemnie izotoniczne względem siebie.

facebooksc2001 — 2015-02-21 15:52:44 UTC

Jak odkryto zjawisko osmozy?

facebooksc2001 — 2015-02-21 15:54:54 UTC

Zjawisko odkryto, badając plazmolizę komórek skórki liści zapasowych cebuli – dotyczyło więc żywych komórek, w których błoną półprzepuszczalną jest błona komórkowa, a roztworami zawartość komórki i płyn pod szkiełkiem nakrywkowym preparatu mikroskopowego.

Mechanizm osmozy

facebooksc2001 — 2015-02-21 15:58:38 UTC

Aby doszło do osmozy błona rozdzielająca roztwory musi mieć inną przepuszczalność dla rozpuszczalnika i inną dla substancji rozpuszczonej. W różnych błonach wynika to z różnych przyczyn. Dla uproszczenia można sobie błonę wyobrazić jako rodzaj cienkiej gąbki o takich rozmiarach porów, że mniejsze cząsteczki są przepuszczane a większe zatrzymywane. Cząsteczki rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej wewnątrz objętości cieczy pozostają w ciągłym, spontanicznym, chaotycznym ruchu we wszystkich kierunkach. Każda cząsteczka wcześniej czy później zderza się z membraną i jeśli trafi w miejsce gdzie jest otwór przepływa przez membranę na drugą stronę.

Po przyjęciu, że błona swobodnie przepuszcza mniejsze cząsteczki rozpuszczalnika i całkowicie zatrzymuje większe cząsteczki substancji rozpuszczonej zjawisko osmozy można sobie w dużym uproszczeniu wyobrazić następująco:

facebooksc2001 — 2015-02-21 15:59:46 UTC

Po obu stronach membrany mamy czysty rozpuszczalnik:

Liczba cząsteczek rozpuszczalnika przenikających przez membranę w obie strony jest jednakowa i układ znajduje się w stanie równowagi.

Po jednej stronie jest czysty rozpuszczalnik a po drugiej roztwór:

Na skutek tego, że po stronie roztworu jest w jednostce objętości nieco mniej cząsteczek rozpuszczalnika niż po stronie czystego rozpuszczalnika, statystycznie cząsteczki rozpuszczalnika nieco częściej trafiają w pory niż po drugiej stronie i w efekcie nieco więcej przenika ich w kierunku do roztworu niż w drugą stronę. W efekcie cząsteczek rozpuszczalnika po stronie „czystej” stopniowo zaczyna ubywać, a po stronie roztworu stopniowo zaczyna przybywać.

Po obu stronach mamy roztwory o różnych stężeniach.

Podobnie jak w poprzednim przypadku w jednostce objętości w roztworze o wyższym stężeniu jest mniej cząsteczek rozpuszczalnika niż po drugiej stronie; stąd statystycznie rzadziej zdarza się aby trafiły one w pory membrany niż po drugiej stronie i w efekcie mniej ich przepływa w stronę roztworu o mniejszym stężeniu niż w drugą stronę

Teoria osmozy

facebooksc2001 — 2015-02-21 16:02:05 UTC

Opisany wyżej mechanizm jest jedynie bardzo uproszczonym wyobrażeniem osmozy. W rzeczywistości przeniknięcie rozpuszczalnika przez błonę wymaga zawsze pewnego nakładu energii wynikającego ze specyficznych oddziaływań cząsteczek z błoną, co powoduje, że dojście do stanu równowagi wymaga nieskończonego czasu. Ponadto o szybkości i kierunku osmozy nie decyduje bezpośrednio stężenie lecz cząstkowe potencjały chemiczne substancji, których cząsteczki są zdolne przenikać przez błonę. Potencjał ten jest funkcją stężenia molowego tych substancji, ich współczynników aktywności oraz wzajemnych oddziaływań.

Osmoza w organizmach żywych

facebooksc2001 — 2015-02-21 16:03:51 UTC

Komórki organizmów żywych w kontakcie z roztworem hipotonicznym ulegają powiększeniu. Jeśli komórka nie ma ściany komórkowej, może nawet ulec rozsadzeniu. Trafiając do roztworu hipertonicznego, komórki kurczą się, podlegając różnego stopnia plazmolizie. Płukanie gardła specjalnymi roztworami soli pozbawia komórki bakteryjne wody i powoduje ich śmierć przez odwodnienie i denaturację.

facebooksc2001 — 2015-02-21 16:05:24 UTC

Rośliny wykorzystują zjawiska osmotyczne do transportu wody od korzeni do liści. Zjawiska osmotyczne zapewniają sztywność liści i łodyg (we współdziałaniu z niektórymi tkankami), są też podstawą działania aparatu szparkowego. U zwierząt zjawiska osmozy są elementem procesów homeostazy.

Zachowanie komórki roślinnej znajdującej się w roztworze hiper-, izo- i hipotonicznym

facebooksc2001 — 2015-02-21 16:07:38 UTC

Zachowanie komórki zwierzęcej (erytrocytu) znajdującej się w roztworze hiper-, izo- i hipotonicznym

facebooksc2001 — 2015-02-21 16:08:53 UTC

Proste przedstawienie osmozy pomiędzy obszarami o niskiej i wysokiej koncentracji cząsteczek.

facebooksc2001 — 2015-02-21 16:12:13 UTC