Экзаменационный билет № 27

 

Осмос. Закон Вант-Гоффа об осмотическом давлении, изо-, гипо- и гипертонические растворы. Роль осмоса в биосистемах.

 

Осмосом называется процесс самопроизвольного перехода растворителя в раствор / или из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией / через полупроницаемую мембрану.

Сила, заставляющая растворитель переходить через полупроницаемую мембрану, называется осмотическим давлением.

Осмотическое давление — это давление, которое нужно приложить к раствору, чтобы привести его в равновесие с чистым растворителем, отделённым от него полупроницаемой перегородкой.

В разбавленных растворах неэлектролитов осмотическое давление /Росм/ пропорционально молярной концентрации растворённого вещества /См/ и абсолютной температуре /Т/:

 

Росм=См*RT,

 

где коэффициентом пропорциональности является молярная газовая постоянная R.

Следовательно, осмотическое давление равно такому давлению, которое оказывало бы растворённое вещество, если бы, находясь в газообразном состоянии при той же температуре, оно занимало тот же объём, которое занимает раствор. /Закон Вант-Гоффа./

Закон Вант-Гоффа и уравнение Росм=СмRT используется для определения молекулярных масс очень больших молекул /макромолекул/ например, каучука, целлюлозы,белков:

 

Росм=(m/MV)RT, откуда M=m*R*T/Росм*V,

 

где m - масса неэлектролита

М -его молярная масса

V -объём раствора неэлектролита.

 

Растворы электролитов дают значительные отклонения от закона Вант-Гоффа. Чтобы применить его к растворам электролитов, Вант-Гофф ввёл поправочный коэффициент i, называемый изотоническим коэффициентом или коэффициентом Вант-Гоффа.

Для раствора электролита Росм=i*СмRT.

Растворы, имеющие одинаковое осмотическое давление, независимо от состава растворённого вещества, называется изотоническими/изоосмотическими/.

Осмотическое давление жидкостей в организме человека равно осмотическому давлению 0,86%-ного раствора NaCl.

0,86%-ный раствор NaCl, так называемый физиологический раствор, изотоничен внутреннему давлению плазмы крови.

В организмах протоплазменная оболочка клеток представляет собой идеальную полупроницаемую мембрану, через которую в клетку могут проникать или удаляются из неё только определённые вещества, а для других она непроницаема. Например, стенки эритроцитов /красных кровяных телец/ непроницаемы для NaCl, но проницаемы для воды. Если эритроциты ввести в раствор NaCl, осмотическое давление которого больше, чем осмотическое давление внутри клеток / гипертонический раствор /, то вода диффундирует из клеток наружу и клетки сжимаются / плазмолиз /. В гипотоническом растворе /осмотическое давление которого меньше внутреннего давления/ осмос происходит в обратном направлении: вода проникает в клетки. Клетки набухают / тургор /, их объём увеличивается, пока стенка не лопается и содержимое не вытекает в окружающую жидкость / гемолиз /.

Осмотическое давление имеет очень большое значение в процессах жизнедеятельности различных организмов, определяя распределение растворённых веществ и воды в тканях. Осмотическое давление крови у человека составляет примерно 8,1*105Па /8 атм/.

Постоянство осмотического давления в организме поддерживается главным образом за счёт работы почек, удаляющих избыток солей и воды.

При уменьшении в организме содержания воды возникает чувство жажды. Утоление её восстанавливает водно-солевое равновесие и осмотическое давление крови.

Осмотическим давлением определяется так называемая сосущая сила клетки, достигшая у семян при 6%-й окружающей влажности величины 4,05*107Па /400 атм/, что обеспечивает необходимое для прорастания поглощение воды даже из сравнительно сухой почвы.