Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
О́смос (англ. osmosis, нім. Osmose f) — процес односторонньої дифузії через напівпроникну мембрану молекул розчинника в бік більшої концентрації розчиненої речовини з обсягу з меншою концентрацією розчиненої речовини.
1. Дифузія через напівпроникну мембрану компонента з розчину, де хімічний потенціал компонента є вищим, до розчину, де хімічний потенціал компонента менший.
2. Перехід молекул розчинника (а не розчиненого), з розведеного розчину через напівпроникну мембрану в більш концентрований розчин. Граничний випадок діалізу.
Спонтанний перехід, однобічна дифузія через напівпроникну перегородку (мембрану), яка відокремлює розчин від чистого розчинника або розчину меншої концентрації. Зумовлений прагненням системи до термодинамічної рівноваги і вирівнювання концентрацій розчину з обох боків мембрани. Характеризується осмотичним тиском, що дорівнює надлишковому зовнішньому тискові, який треба докласти з боку розчину, щоб припинити осмос. Відіграє важливу роль у фізіологічних процесах, використовується при дослідженні полімерів, біологічних структур.
Осмос є одним із прикладів колігативних властивостей розчинів, тобто такий які залежать тільки від кількості розчинених частинок, але не залежать від їх природи.
Сутність процесу
Явище осмосу спостерігається в тих середовищах, де рухливість розчинника більша від рухливості розчинених речовин. Важливим окремим випадком осмосу є осмос через . Напівпроникними називають мембрани, які мають досить високу проникність не для всіх, а лише для деяких речовин, зокрема, для розчинника. Якщо така мембрана розділяє розчин і чистий розчинник, то концентрація розчинника в розчині виявляється нижчою, оскільки там частина його молекул заміщена на молекули розчиненої речовини (див. малюнок праворуч). Внаслідок цього, переходи частинок розчинника з відділу, що містить чистий розчинник, у розчин відбуватимуться частіше, ніж у протилежному напрямку. Відповідно, об'єм розчину буде збільшуватися (а концентрація — зменшуватися), тоді як об'єм розчинника буде відповідно зменшуватися.
Наприклад, до яєчної шкаралупи з внутрішньої сторони прилягає напівпроникна мембрана: вона пропускає молекули води і затримує молекули цукру. Якщо такою мембраною розділити розчини цукру з концентрацією 5 і 10% відповідно, то через неї в обох напрямках будуть проходити тільки молекули води. У результаті в більш розбавленому розчині концентрація цукру підвищиться, а в більш концентрованому, навпаки, знизиться. Коли концентрація цукру в обох розчинах стане однаковою, настане рівновага. Розчини, які досягли рівноваги, називаються ізотонічними.
Осмос, спрямований всередину обмеженого об'єму рідини, називається ендосмосом, назовні — екзосмосом. Перенесення розчинника через мембрану зумовлене осмотичним тиском. Він дорівнює надлишковому зовнішнього тиску, який слід докласти з боку розчину, щоб припинити процес, тобто створити умови осмотичної рівноваги. Перевищення надлишкового тиску над осмотичним може призвести до спрямування процесу в протилежний бік — зворотної дифузії розчинника.
У випадках, коли мембрана проникна не тільки для розчинника, але і для деяких розчинених речовин, перенесення останніх з розчину в розчинник дозволяє здійснити діаліз, вживається як спосіб очищення полімерів і колоїдних систем від низькомолекулярних домішок, наприклад електролітів.
Значення осмосу
У живих організмах
Осмос — це явище, що суттєво впливає на існування живих клітин. Клітинні мембрани більш проникні для води ніж для більшості іонів, малих гідрофільних молекул та макромолекул. Така різниця великою мірою виникає внаслідок наявності в мембранах білків аквапоринів, що пропускають тільки молекули води. Якщо клітина перебуває в ізотонічному розчині (0,9% хлориду натрію або 5% глюкози для людських клітин), вона не втрачає і не набуває води. У гіперотонічому середовищі, тобто у середовищі з більшою , клітина зморщується внаслідок зневоднення, а в гіпотонічому навпаки — набухає, і якщо надходження води не вдається спинити, це призводить до розривання, осмотичного лізису, клітини.
У природних умовах клітини переважно стикаються із проблемою перебування в гіпотонічних розчинах. Щоб запобігти осмотичному лізису вони виробили ряд пристосувань. Наприклад бактерійні, грибні і рослинні клітини мають жорстку клітинну стінку, яка може перешкоджати надмірному надходженню води. Рослини використовують осмос для досягнення механічної стійкості і пружності: висока концентрація розчинених речовин у центральних вакуолях призводить до затягування води в клітини, але це має наслідком не набухання, а збільшення тиску мембран на клітинні стінки, тобто виникнення тургору. Внаслідок цього клітини, і ціле тіло рослини, стають твердими і пружними. Зневоднення призводить до в'янення рослин. Рослинні клітини можуть регулювати тургорний тиск шляхом зміни концентрації осмотично активних речовин, таких як сахароза і неорганічні іони, у центральній вакуолі та цитоплазмі. З цим пов'язано багато аспектів життя рослини: закривання-відкривання продихів, створення тиску у флоеми, що необхідний для транспортування продуктів фотосинтезу, фітогормонів та інших речовин, створення кореневого тиску, потрібного для перенесення води та мінеральних речовин, здійснення рухів, таких як відкривання-закривання пелюсток, піднімання-опускання листків тощо.
Деякі прісноводні найпростіші, які живуть у гіпотонічному розчині, мають спеціальні органели — скоротливі вакуолі, що викачують зайву воду з клітин. Багатоклітинні тварини підтримують осмолярність плазми крові та тканинної рідини такою ж, як у цитоплазми клітин. Для цього клітини активно викачують іони Na+ та деякі інші у тканинну рідину.
Осмотичні властивості розчинів також впливають і на форми запасання енергії живими клітинами. Так вони зберігають вуглеводи у вигляді полісахаридів (крохмалю і глікогену), а не моно- чи олігосахаридів. Оскільки осмос зростає пропорційно до кількості частинок розчиненої речовини, а не до їх маси, 1 г глікогену, молекули якого містять по 1000 залишків глюкози, збільшуватиме омолярність цитоплазми до такої ж міри, як і 1 мг глюкози.
Осмос також відіграє важливу роль в екології водойм. Якщо концентрація солі та інших речовин у воді піднімається чи падає — мешканці цих вод гинуть через згубну дію осмосу.
У лабораторній практиці
Осмос широко використовують у лабораторній техніці при визначенні молярних характеристик полімерів, концентрування розчинів, дослідженні різноманітних біологічних структур. Осмотичні явища іноді використовуються в промисловості, наприклад при отриманні деяких полімерних матеріалів, очищенні високо-мінералізованою води методом «зворотного» осмосу рідин.
Протоколи виділення клітинних фракцій, збагачених мітохондріями, пластидами або лізосомами, враховують той факт, що ці органели оточені напівпроникними мембранами. Тому фракціонування проводять у буферах із достатньою концентрацією сахарози або іншої інертної речовини для запобігання осмотичному лізису.
Діаліз, що базується на осмотичних властивостях розчинів, використовують для очищення високомолекулярних речовин від низькомолекулярних домішок. Для цього розчин макромолекул із домішками поміщають у мішечок із напівпроникного матеріалу, що пропускає тільки маленькі молекули. Цей мішечок занурюють у розчинник і залишають на деякий час, за який низькомолекулярні речовини дифундують у розчинник. Метод діалізу також використовують для вивчення зв'язування макромолекул із маленькими молекулами, наприклад ферментів із інгібіторами, нуклеїнових кислот із антибіотиками тощо.
У промисловості
Явище осмосу знаходить своє застосування у бурінні, при будівництві нафтових та газових свердловин. Тут осмос виникає у вигляді осмотичних перетоків через глинисту кірку на стінках свердловини, яка і відіграє роль мембрани, проникної для розчинника (фільтрату розчину). Важливий напрямок цих перетоків, в першу чергу при розбурюванні крихких порід, схильних до розтріскування та осипання (в основному це аргіліти). Осмос, направлений від свердловини у породи, що складають її стінки, приводить до насичення пор та тріщин рідиною і, внаслідок цього, - до осипів і обвалів порід та інтенсивному каверноутворенню. Якщо градієнт осмосу направити від стінок свердловини до самої свердловини, це буде сприяти стійкості стінок, попередить осипи та обвали. З цією метою рекомендується плавно чи ступінчасто підвищувати мінералізацію бурового розчину по ходу поглиблення інтервалу, складеного крихкими породами.
Див. також
В культурі
Пісня Osmosis прогрессив-гурту Liquid Tension Experiment.
Примітки
- Nelson D.L., Cox M.M. (2008). Lehninger Principles of Biochemistry (вид. 5th). W. H. Freeman. с. 51—52. ISBN .
- Atkins P., de Paula J. (2006). Physical Chemistry (вид. 8th). W. H. Freeman and Company. с. 154—158. ISBN .
- Marieb EN, Hoehn K (2006). Human Anatomy & Physiology (вид. 7th). Benjamin Cummings. ISBN .
- Tiaz L., Zeiger E. (2010). (вид. 5th). Sinauer. ISBN . Архів оригіналу за 9 грудня 2012. Процитовано 11 лютого 2013.
Література
- Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л.М.Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк: «Вебер», 2008. — 758 с. —
Посилання
- ОСМОС //Фармацевтична енциклопедія
 | Це незавершена стаття з хімії. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
O smos angl osmosis nim Osmose f proces odnostoronnoyi difuziyi cherez napivproniknu membranu molekul rozchinnika v bik bilshoyi koncentraciyi rozchinenoyi rechovini z obsyagu z menshoyu koncentraciyeyu rozchinenoyi rechovini Osmos i vimiryuvannya osmotichnogo tisku 1 Difuziya cherez napivproniknu membranu komponenta z rozchinu de himichnij potencial komponenta ye vishim do rozchinu de himichnij potencial komponenta menshij 2 Perehid molekul rozchinnika a ne rozchinenogo z rozvedenogo rozchinu cherez napivproniknu membranu v bilsh koncentrovanij rozchin Granichnij vipadok dializu Spontannij perehid odnobichna difuziya cherez napivproniknu peregorodku membranu yaka vidokremlyuye rozchin vid chistogo rozchinnika abo rozchinu menshoyi koncentraciyi Zumovlenij pragnennyam sistemi do termodinamichnoyi rivnovagi i virivnyuvannya koncentracij rozchinu z oboh bokiv membrani Harakterizuyetsya osmotichnim tiskom sho dorivnyuye nadlishkovomu zovnishnomu tiskovi yakij treba doklasti z boku rozchinu shob pripiniti osmos Vidigraye vazhlivu rol u fiziologichnih procesah vikoristovuyetsya pri doslidzhenni polimeriv biologichnih struktur Osmos ye odnim iz prikladiv koligativnih vlastivostej rozchiniv tobto takij yaki zalezhat tilki vid kilkosti rozchinenih chastinok ale ne zalezhat vid yih prirodi Sutnist procesuOsmos cherez napivproniknu membranu Chastinki rozchinnika sini zdatni peretinati membranu chastinki rozchinenoyi rechovini chervoni ni Yavishe osmosu sposterigayetsya v tih seredovishah de ruhlivist rozchinnika bilsha vid ruhlivosti rozchinenih rechovin Vazhlivim okremim vipadkom osmosu ye osmos cherez Napivproniknimi nazivayut membrani yaki mayut dosit visoku proniknist ne dlya vsih a lishe dlya deyakih rechovin zokrema dlya rozchinnika Yaksho taka membrana rozdilyaye rozchin i chistij rozchinnik to koncentraciya rozchinnika v rozchini viyavlyayetsya nizhchoyu oskilki tam chastina jogo molekul zamishena na molekuli rozchinenoyi rechovini div malyunok pravoruch Vnaslidok cogo perehodi chastinok rozchinnika z viddilu sho mistit chistij rozchinnik u rozchin vidbuvatimutsya chastishe nizh u protilezhnomu napryamku Vidpovidno ob yem rozchinu bude zbilshuvatisya a koncentraciya zmenshuvatisya todi yak ob yem rozchinnika bude vidpovidno zmenshuvatisya Napriklad do yayechnoyi shkaralupi z vnutrishnoyi storoni prilyagaye napivpronikna membrana vona propuskaye molekuli vodi i zatrimuye molekuli cukru Yaksho takoyu membranoyu rozdiliti rozchini cukru z koncentraciyeyu 5 i 10 vidpovidno to cherez neyi v oboh napryamkah budut prohoditi tilki molekuli vodi U rezultati v bilsh rozbavlenomu rozchini koncentraciya cukru pidvishitsya a v bilsh koncentrovanomu navpaki znizitsya Koli koncentraciya cukru v oboh rozchinah stane odnakovoyu nastane rivnovaga Rozchini yaki dosyagli rivnovagi nazivayutsya izotonichnimi Osmos spryamovanij vseredinu obmezhenogo ob yemu ridini nazivayetsya endosmosom nazovni ekzosmosom Perenesennya rozchinnika cherez membranu zumovlene osmotichnim tiskom Vin dorivnyuye nadlishkovomu zovnishnogo tisku yakij slid doklasti z boku rozchinu shob pripiniti proces tobto stvoriti umovi osmotichnoyi rivnovagi Perevishennya nadlishkovogo tisku nad osmotichnim mozhe prizvesti do spryamuvannya procesu v protilezhnij bik zvorotnoyi difuziyi rozchinnika U vipadkah koli membrana pronikna ne tilki dlya rozchinnika ale i dlya deyakih rozchinenih rechovin perenesennya ostannih z rozchinu v rozchinnik dozvolyaye zdijsniti dializ vzhivayetsya yak sposib ochishennya polimeriv i koloyidnih sistem vid nizkomolekulyarnih domishok napriklad elektrolitiv Znachennya osmosuVplivu osmosu na zhivi klitini na prikladi eritrocitiv sho perebuvayut u gipo izo abo gipertonichnomu rozchinahShematichne zobrazhennyaFazovo kontrastna mikrosokpiya Zalezhnist turgoru roslinnoyi klitini vid koncentraciyi rozchinu v yakomu vona perebuvaye U zhivih organizmah Osmos ce yavishe sho suttyevo vplivaye na isnuvannya zhivih klitin Klitinni membrani bilsh pronikni dlya vodi nizh dlya bilshosti ioniv malih gidrofilnih molekul ta makromolekul Taka riznicya velikoyu miroyu vinikaye vnaslidok nayavnosti v membranah bilkiv akvaporiniv sho propuskayut tilki molekuli vodi Yaksho klitina perebuvaye v izotonichnomu rozchini 0 9 hloridu natriyu abo 5 glyukozi dlya lyudskih klitin vona ne vtrachaye i ne nabuvaye vodi U giperotonichomu seredovishi tobto u seredovishi z bilshoyu klitina zmorshuyetsya vnaslidok znevodnennya a v gipotonichomu navpaki nabuhaye i yaksho nadhodzhennya vodi ne vdayetsya spiniti ce prizvodit do rozrivannya osmotichnogo lizisu klitini U prirodnih umovah klitini perevazhno stikayutsya iz problemoyu perebuvannya v gipotonichnih rozchinah Shob zapobigti osmotichnomu lizisu voni virobili ryad pristosuvan Napriklad bakterijni gribni i roslinni klitini mayut zhorstku klitinnu stinku yaka mozhe pereshkodzhati nadmirnomu nadhodzhennyu vodi Roslini vikoristovuyut osmos dlya dosyagnennya mehanichnoyi stijkosti i pruzhnosti visoka koncentraciya rozchinenih rechovin u centralnih vakuolyah prizvodit do zatyaguvannya vodi v klitini ale ce maye naslidkom ne nabuhannya a zbilshennya tisku membran na klitinni stinki tobto viniknennya turgoru Vnaslidok cogo klitini i cile tilo roslini stayut tverdimi i pruzhnimi Znevodnennya prizvodit do v yanennya roslin Roslinni klitini mozhut regulyuvati turgornij tisk shlyahom zmini koncentraciyi osmotichno aktivnih rechovin takih yak saharoza i neorganichni ioni u centralnij vakuoli ta citoplazmi Z cim pov yazano bagato aspektiv zhittya roslini zakrivannya vidkrivannya prodihiv stvorennya tisku u floemi sho neobhidnij dlya transportuvannya produktiv fotosintezu fitogormoniv ta inshih rechovin stvorennya korenevogo tisku potribnogo dlya perenesennya vodi ta mineralnih rechovin zdijsnennya ruhiv takih yak vidkrivannya zakrivannya pelyustok pidnimannya opuskannya listkiv tosho Deyaki prisnovodni najprostishi yaki zhivut u gipotonichnomu rozchini mayut specialni organeli skorotlivi vakuoli sho vikachuyut zajvu vodu z klitin Bagatoklitinni tvarini pidtrimuyut osmolyarnist plazmi krovi ta tkaninnoyi ridini takoyu zh yak u citoplazmi klitin Dlya cogo klitini aktivno vikachuyut ioni Na ta deyaki inshi u tkaninnu ridinu Osmotichni vlastivosti rozchiniv takozh vplivayut i na formi zapasannya energiyi zhivimi klitinami Tak voni zberigayut vuglevodi u viglyadi polisaharidiv krohmalyu i glikogenu a ne mono chi oligosaharidiv Oskilki osmos zrostaye proporcijno do kilkosti chastinok rozchinenoyi rechovini a ne do yih masi 1 g glikogenu molekuli yakogo mistyat po 1000 zalishkiv glyukozi zbilshuvatime omolyarnist citoplazmi do takoyi zh miri yak i 1 mg glyukozi Osmos takozh vidigraye vazhlivu rol v ekologiyi vodojm Yaksho koncentraciya soli ta inshih rechovin u vodi pidnimayetsya chi padaye meshkanci cih vod ginut cherez zgubnu diyu osmosu U laboratornij praktici Osmos shiroko vikoristovuyut u laboratornij tehnici pri viznachenni molyarnih harakteristik polimeriv koncentruvannya rozchiniv doslidzhenni riznomanitnih biologichnih struktur Osmotichni yavisha inodi vikoristovuyutsya v promislovosti napriklad pri otrimanni deyakih polimernih materialiv ochishenni visoko mineralizovanoyu vodi metodom zvorotnogo osmosu ridin Protokoli vidilennya klitinnih frakcij zbagachenih mitohondriyami plastidami abo lizosomami vrahovuyut toj fakt sho ci organeli otocheni napivproniknimi membranami Tomu frakcionuvannya provodyat u buferah iz dostatnoyu koncentraciyeyu saharozi abo inshoyi inertnoyi rechovini dlya zapobigannya osmotichnomu lizisu Dializ sho bazuyetsya na osmotichnih vlastivostyah rozchiniv vikoristovuyut dlya ochishennya visokomolekulyarnih rechovin vid nizkomolekulyarnih domishok Dlya cogo rozchin makromolekul iz domishkami pomishayut u mishechok iz napivproniknogo materialu sho propuskaye tilki malenki molekuli Cej mishechok zanuryuyut u rozchinnik i zalishayut na deyakij chas za yakij nizkomolekulyarni rechovini difunduyut u rozchinnik Metod dializu takozh vikoristovuyut dlya vivchennya zv yazuvannya makromolekul iz malenkimi molekulami napriklad fermentiv iz ingibitorami nukleyinovih kislot iz antibiotikami tosho U promislovosti Yavishe osmosu znahodit svoye zastosuvannya u burinni pri budivnictvi naftovih ta gazovih sverdlovin Tut osmos vinikaye u viglyadi osmotichnih peretokiv cherez glinistu kirku na stinkah sverdlovini yaka i vidigraye rol membrani proniknoyi dlya rozchinnika filtratu rozchinu Vazhlivij napryamok cih peretokiv v pershu chergu pri rozburyuvanni krihkih porid shilnih do roztriskuvannya ta osipannya v osnovnomu ce argiliti Osmos napravlenij vid sverdlovini u porodi sho skladayut yiyi stinki privodit do nasichennya por ta trishin ridinoyu i vnaslidok cogo do osipiv i obvaliv porid ta intensivnomu kavernoutvorennyu Yaksho gradiyent osmosu napraviti vid stinok sverdlovini do samoyi sverdlovini ce bude spriyati stijkosti stinok poperedit osipi ta obvali Z ciyeyu metoyu rekomenduyetsya plavno chi stupinchasto pidvishuvati mineralizaciyu burovogo rozchinu po hodu pogliblennya intervalu skladenogo krihkimi porodami Div takozhosmometriya osmotichnij tisk osmotichnij koeficiyentV kulturiPisnya Osmosis progressiv gurtu Liquid Tension Experiment PrimitkiNelson D L Cox M M 2008 Lehninger Principles of Biochemistry vid 5th W H Freeman s 51 52 ISBN 978 0 7167 7108 1 Atkins P de Paula J 2006 Physical Chemistry vid 8th W H Freeman and Company s 154 158 ISBN 0 7167 8759 8 Marieb EN Hoehn K 2006 Human Anatomy amp Physiology vid 7th Benjamin Cummings ISBN 978 0805359091 Tiaz L Zeiger E 2010 vid 5th Sinauer ISBN 978 0 87893 507 9 Arhiv originalu za 9 grudnya 2012 Procitovano 11 lyutogo 2013 LiteraturaGlosarij terminiv z himiyi J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Doneck Veber 2008 758 s ISBN 978 966 335 206 0PosilannyaOSMOS Farmacevtichna enciklopediya Ce nezavershena stattya z himiyi Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi