Осмотичний тиск

Осмоти́чний ти́ск (або дифу́зний ти́ск) — термодинамічний параметр, що характеризує прагнення розчину понизити свою концентрацію при зіткненні з чистим розчинником внаслідок зустрічної дифузії молекул розчинника та розчиненої речовини.

Механізм виникнення осмотичного тиску при наявності напівпроникної мембрани: молекули розчинника (сірі кола) надходять в більш концентрований розчин (де їхня кількість менша) намагаючись вирівняти концентрацію, з менш концентрованого крізь мембрану, яка не пропускає молекули розчиненої речовини (червоні кола)

Осмос і вимірювання осмотичного тиску

Загальний опис

Схематичне зображення напівпроникної мембрани стінки капіляра

Якщо розчин відділений від чистого розчинника напівпроникною мембраною, то можлива лише одностороння дифузія — осмотичне всмоктування розчинника крізь мембрану в розчин. У цьому випадку осмотичний тиск стає доступною для прямого вимірювання величиною, що дорівнює надлишковому тиску, що треба прикласти з боку розчину для вирівнювання кількості розчинника з обох боків напівпроникної мембрани при осмотичній рівновазі. Осмотичний тиск зумовлений зниженням хімічного потенціалу розчинника в присутності розчиненої речовини.

Тенденція системи вирівнювати хімічні потенціали у всіх частинах свого об'єму та переходити до стану з нижчим рівнем вільної енергії викликає осмотичне (дифузійний) перенесення речовин.

Осмотичний тиск в ідеальних та сильно розбавлених розчинах не залежить від природи розчинника та розчинених речовин; при постійній температурі він визначається тільки числом «кінетичних елементів» — іонів, молекул, асоціатів або  — в одиниці об'єму розчину.

Перші вимірювання осмотичного тиску провів у 1877 році, досліджуючи водні розчини тростинного цукру. Його результати дозволили Я. Г. Вант-Гоффу встановити (у 1887 р.) залежність осмотичного тиску від концентрації розчиненої речовини, яка збігається за формою з законом Бойля-Маріотта для ідеальних газів. Виявилось, що осмотичний тиск чисельно дорівнює тиску, який би чинила розчинена речовина, якщо б вона при цій температурі знаходилось в стані ідеального газу та займала об'єм, що дорівнює об'єму розчину.

Для дуже розбавлених розчинів недисоціюючих речовин знайдена закономірність, що досить точно описується рівнянням:

${\displaystyle pV=\nu RT\,}$

де ${\displaystyle \nu \,}$ — число молей речовини в розчині об'єму V; R — універсальна газова стала; Т — абсолютна температура (в Кельвінах), p — величина осмотичного тиску.

У випадку дисоціації речовини в розчині на іони в праву частину рівняння вводиться множник і > 1, що називається і відповідає кількості кінетично-активних елементів в розчині; при асоціації розчиненої речовини і < 1. Так, наприклад, хлорид кальцію CaCl₂ при розчиненні дисоціює на три іони, тож для обчислення кількості осмотично-активних кінетичних елементів (в молях) кількість цієї речовини треба помножити на три; отже в цьому випадку і = 3.

Осмотичний тиск реального розчину (${\displaystyle p'}$) завжди менший, ніж ідеального (p«), причому відношення р' / р» = g, що називається осмотичним коефіцієнтом, зростає при збільшенні концентрації.

Розчини з однаковим осмотичним тиском називаються ізотонічними або ізоосмотичними. Так, різноманітні кровозамінники та фізіологічні розчини ізотонічні відносно серединних рідин організму. Для всіх хребетних тварин (в тому числі і людини) ізотонічним відносно рідин їхнього організму є 0,9 % розчин солі (NaCl) у воді.

Якщо один розчин порівняно з іншим має вищий осмотичний тиск, його називають гіпертонічним, а якщо нижчий осмотичний тиск — гіпотонічним.

Осмотичний тиск колоїду

(англ. colloid osmotic pressure, [Donnan pressure]) Різниця тисків, що встановлюється між колоїдною системою і рівноважною з нею рідиною, аби запобігти обмінові речовини між двома фазами, розділеними мембраною, яка пропускає всі компоненти системи, крім колоїдних частинок. Синонім — тиск Доннана.

Див. також

• Осморегуляція
• Осмос

Посилання

• ОСМОМЕТРІЯ //Фармацевтична енциклопедія
• ОСМОЛЯРНІСТЬ //Фармацевтична енциклопедія

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. —
• Еволюція поглядів на осмотичні явища в рослинах / Т.Є. Христова, О.Є. Пюрко, М.М. Мусієнко // Український ботанічний журнал. — К. : Інститут Ботаніки ім М. Г. Холодного НАН України, 2009. — № 2. — С.254-261.