18. Осмотическое давление

Осмосом называется преимущественно односторон- нее проникновение молекул растворителя (диффузия) через полупроницаемую мембрану из растворителя в раствор или из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией.

Необходимым условием возникновения осмоса яв- ляется наличие растворителя и раствора или двух раст- воров различной концентрации, разделенных полупро- ницаемой мембраной.

С точки зрения термодинамики движущей силой осмо- са является стремление системы к выравниванию кон- центраций, так как при этом энтропия системы возраста- ет, поскольку система переходит в менее упорядоченное состояние, энергия Гиббса системы соответственно уменьшается, химические потенциалы выравниваются. Поэтому осмос — самопроизвольный процесс.

Иллюстрацией, поясняющей связь механизма осмо- са с изменением давления пара над раствором, может служить простой опыт. Если в закрытый стеклянный со- суд поместить стакан с чистым растворителем и стакан с раствором какого-либо нелетучего вещества (уровни жидкостей в сосудах одинаковы), то через некоторое время уровень жидкости в первом стакане понизится, а уровень раствора во втором стакане повысится. В этом случае происходит переход растворителя из первого стакана во второй стакан, что обусловлено (по закону Рауля) более низким давлением пара рас- творителя над раствором, чем над чистым раствори- телем.

Таким образом, воздушное пространство между рас- творителем и раствором выполняет роль полупрони- цаемой мембраны.

Наполним сосуд с полупроницаемыми стенками вод- ным раствором глюкозы и поместим в другой сосуд с во- дой так, чтобы уровни жидкостей в этих сосудах совпа- дали. В результате осмоса объем раствора в первом

19А| 19. Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах

Явление осмоса играет важную роль во многих хими- ческих и биологических системах. Благодаря осмосу регулируется поступление воды в клетки и межклеточ- ные структуры. Упругость клеток (тургор), обеспечиваю- щая эластичность тканей и сохранение определенной формы органов, обусловлена осмотическим давлением. Животные и растительные клетки имеют оболочки или поверхностный слой протоплазмы, обладающие свойст- вами полупроницаемых мембран. При помещении этих клеток в растворы с различной концентрацией наблю- дается осмос.

Растворы, имеющие одинаковое осмотическое дав- ление, называются изотоническими. Если два раство- ра имеют различное осмотическое давление, то раствор с большим осмотическим давлением является гиперто- ническим по отношению ко второму, а второй — гипото- ническим по отношению к первому. При помещении кле- ток в изотонический раствор они сохраняют свой размер и нормально функционируют.

При помещении клеток в гипотонический раствор во- да из менее концентрированного внешнего раствора пе- реходит внутрь клеток, что приводит к их набуханию, а затем к разрыву оболочек и вытеканию клеточного со- держимого. Такое разрушение клеток называется лизи- сом, в случае эритроцитов этот процесс называется ге- молизом. Кровь с клеточным содержимым, выходящим наружу при гемолизе, за свой цвет называется лаковой кровью.

При помещении клеток в гипертонический раствор во- да из клеток уходит в более концентрированный раст- вор, и наблюдается сморщивание (высушивание) кле- ток. Это явление называется плазмолизом.

|20а

Биологические жидкости человека (кровь, лимфа, тка- невые жидкости) представляют собой водные растворы