فشار اسمزي

در ابتدا با مفاهيم زير آشنا مي شويم :

- غشاي نيمه تراوا : غشايي که نسبت به بعضي از اجزاي محلول نفوذ پذير و نسبت به سايرين غير نفوذ پذير است. مثل غشاهاي سلولي و سلوفان.

- اسمز : حرکت اجزاء از محلولي با غلظت بيشتر به طرف محلولي با غلظت کم تر.

اين حرکت براي حلال اين گونه توجيه  مي شود:  حرکت حلال از محلولي با غلظت حل شونده ي کم تر به سمت محلولي حاوي غلظت حل شونده ي بيشتر.

- محلول ايزوتونيک : محلولي با فشار اسمزي يکسان در دو طرف يک غشاي نيمه تراوا.

- محلول هيپوتونيک : محلولي با فشار اسمزي اي کم تر از محلول هيپرتونيک که داراي فشار اسمزي بالايي است.

اگر لوله ي U شکل زير را در نظر بگيريد:

حلال از بازوي سمت راست که داراي محلول رقيق است ( غلظت حلال بيشتر است ) به طرف محلول غليظ ( محلول شامل آب و نمک ) واقع در بازوي سمت چپ، از طريق غشاي نيمه تراوا در حال حرکت است. بنابراين رفته رفته مقدار آب در بازوي سمت چپ افزايش مي يابد و محلول رقيق تر مي گردد و سطح مايع در لوله بالاتر مي رود. در اين جا اختلاف فشار به صورت اختلاف ارتفاع در دو سمت بازو ايجاد مي شود که به صورت فشار در شکل ظاهر شده است. اين فشار را فشار اسمزي مي نامند.

فشار اسمزي به صورت زير توسط جاکوب وانت هوف (  Jacobus Henricus van"t Hoff ) فرمول بندي شده است:

نشان دهنده ي فشار اسمزي، R ثابت گاز ايده آل، M مولاريته ي محلول بر حسب مول در ليتر و T دما را بر حسب کلوين نشان مي دهد.

ماهيت فشار اسمزي

غشايي مانند سلوفان که برخي از مولکول ها ، نه همه آنها ، را از خود عبور مي‌دهد، غشاي نيمه تراوا ناميده مي‌شود. غشايي را در نظر مي‌گيريم که بين آب خالص و محلول قند قرار گرفته است. اين غشا نسبت به آب ، تراوا است، ولي «ساکارز» (قند نيشکر) را از خود عبور نمي‌دهد. در شروع آزمايش ارتفاع آب در بازوي چپ لوله U شکل برابر با ارتفاع محلول قند در بازوي راست اين لوله است. از اين غشا ، محلول هاي قند نمي‌توانند عبور کنند، ولي مولکول هاي آب در هر دو جهت مي‌توانند عبور کنند.

در بازوي چپ لوله فوق (بازويي که محتوي آب خالص است)، تعداد مولکول هاي آب در واحد حجم بيش از تعداد آنها در بازوي راست است. از اينرو ، سرعت عبور مولکول هاي آب از سمت چپ غشا به سمت راست آن بيشتر از سرعت عبور آنها در جهت مخالف است. در نتيجه ، تعداد مولکول هاي آب در سمت راست غشا به تدريج زياد مي‌شود و محلول قند رقيق‌تر مي‌گردد و ارتفاع محلول در بازوي راست لوله U زياد مي‌شود. اين فرايند را اسمز مي‌نامند.

اختلاف ارتفاع در سطح مايع در دو بازوي لوله U ، اندازه فشار اسمزي را نشان مي‌دهد. بر اثر افزايش فشار هيدروستاتيکي در بازوي راست که از افزايش مقدار محلول در اين بازو ناشي مي‌شود، مولکول هاي آب از سمت راست غشا به سمت جپ آن رانده مي‌شوند تا اينکه سرانجام سرعت عبور از سمت راست با سرعت عبور از سمت چپ برابر گردد.

بنابراين حالت نهايي يک حالت تعادلي است که در آن ، سرعت عبور مولکولهاي آب از غشا در دو جهت برابر است.

پديده ي اسمز در گلبول هاي قرمز بدن نيز وجود دارد. به اين صورت که اگر گلبول هاي قرمز خون را در محلول آب خالص قرار دهيم، مولکول هاي آب از جداره ي نيمه تراواي گلبول قرمز عبور کرده و به درون گلبول قرمز راه مي يابند. غلظت حلال آب که در اطراف سلول خوني بيشتر بوده و حال به درون سلول خوني راه يافته اند، در نتيجه مقدار آب درون گلبول رفته رفته افزايش يافته و منجر به پاره شدن جداره ي سلول خوني مي شود.

اما اگر همين گلبول در محيط آب و نمک قرار گيرد، چون داراي حلال بيشتري است آب از گلبول به محيط اطراف نفوذ مي کند و در نتيجه منجر به چروکيده شدن گلبول مي شود. بنابراين در تزريقات وريدي بايستي از محلول هايي ( ايزوتونيک )استفاده شود که داراي فشار اسمزي يکسان با فشار اسمزي خون باشند.

زماني که در لوله ي U شکل، آب از غشاي نيمه تراوا عبور مي کند و فشار اسمزي را ايجاد مي سازد، به علت فشار هيدروستاتيکي محلولي که داراي غلظت حلال بيشتري است، آب مجددا از همان بازو به بازوي ديگري در لوله ي U شکل جريان مي يابد تا زماني که سرعت عبور آب در دو طرف غشا برابر شود در نتيجه فشار تعادلي نيز برقرار مي گردد.

حال اگر فشاري بيشتر از فشار تعادلي بر روي بازوي شامل حلال و ماده ي حل شده وارد گردد، حلال آب مجددا از همان بازو به بازوي ديگري جريان مي يابد و پديده ي اسمز معکوس صورت مي گيرد.

از روش اسمز معکوس براي خالص سازي آب دريا نيز استفاه مي شود.

مرکز يادگيري سايت تبيان گردآورنده و تنظيم: نوربخش