§5.5. Осмос

Комплексные мембраны обладают свойством полупроницаемости.

Явление переноса растворителя (воды в клетках) через полупроницаемую мембрану, разделяющую растворы разной концентрации, называют осмосом. При этом перенос растворителя осуществляется из области с меньшей концентрацией растворенного вещества в область с большей концентрацией.

Осмотическое давление – (сила, способствующая растворению) давление, которое необходимо приложить к раствору, предотвратить проникновение растворителя в раствор через полупроницаемую мембрану (П=ρgh).

Уравнение Вант-Гоффа (для разбавленных растворов):

П=CRT, С – концентрация раствора.

Рассмотрим две камеры, разделенные полупроницаемой переборкой:

1 – растворитель

2 – растворенное вещество

P_β=P_α+П

(условие равновесия)

μ_о1 – химический потенциал чистого растворителя.

x₁ – мольная доля растворителя в растворе

(мольный объем чистого растворителя)

Если в камере α находится чистый растворитель, то есть =1, то:

– уравнение Ван-Лаара

.

(уравнение Вант-Гоффа) (V – объем раствора)

Осмотическое давление растворов сахарозы при 30ºС

Концентрация моль/л	Осмотическое давление, МПа
	Экспериментальные данные	расчет по уравнению Ван-Лаара	Расчет по уравнению Вант‑Гоффа
0,10	0,25	0,25	0,24
1,0	2,76	2,78	2,27
2,0	5,91	5,93	3,55
3,0	8,63	8,73	4,57
4,0	14,07	14,03	6,05
5,0	18,97	18,54	6,53

Для разбавленных растворов электролитов

П=iCRT (i – изотонический коэффициент, который показывает во сколько раз увеличивается количество растворенных частиц при диссоциации молекул) для неэлектролитов i=1.

Клеточная мембрана представляет собой перегородку, которая пропускает воду и плохо пропускает вещества растворенные в цитоплазме.

Осмотическое давление растений 0,5÷2,0 МПа.

В крови человека П=0,78МПа. Если П растет, то появляется чувство жажды.

Растворы с одинаковыми П по сравнению с рассматриваемыми клетками называют изотоническими.

Растворы с П > внутриклеточной жидкости – гипертонические растворы;

Растворы с П < внутриклеточной жидкости – гипотонические.

§5.6. Фильтрация

Фильтрация – движение любой жидкости через поры перегородки под действием перепада давления (гидростатическим)

; Δp – перепад давления на мембране

r, l – радиус и длина канала

μ – динамическая вязкость жидкости

Формула Дарси:

p – давление

ρ_L – плотность жидкости

f_L – объемная плотность

K – коэффициент проницаемости (зависит от размера геометрии пор)

K = γ f_L² (γ зависит от структуры пористого тела).

§5.7. Явления фильтрации и осмоса в процессе обмена водой между кровью и тканью

П=0,76÷0,78МПа (в крови)

Оно обусловлено суммой растворенных в крови веществ.

Онкотическое давление – часть осмотического давления, которое обусловлено присутствием белков в плазме (≈30 мм. рт. ст.). ≈10 мм. рт. ст. – в тканевой жидкости и лимфе.

Под действием разностей этих давлений вода идет из лимфы в кровь; за счет работы сердца гидростатическое давление больше давления межтканевой жидкости ⇒ за счет явления фильтрации вода идет в межтканевую жидкость.

Артериал.участок Венозный участок

разность гидростат.

давлений сосуд Н₂О 30 20 Н₂О 10

разность онкотич. лимфа фильтрация 20 20 осмос 20 мм.рт.ст.

давлений