浸透とは、溶質の濃度が低い領域から溶質の濃度が高い領域への水の移動であり、自然なプロセスです。溶質は、液体に溶解した原子、イオン、または分子の混合物です。浸透率を計算できる溶液に溶解した粒子の総数によって決定されます。溶解する粒子の数が多いほど、浸透率が高くなります。
膜があるため、水は溶質の濃度が最も高い場所に流れます。浸透の結果として膜上を移動する水によって形成される圧力は、浸透圧として知られています。膜を移動する水の量が多いほど、浸透圧が大きくなります。
次の式を使用して浸透圧を計算することができます:
π =iCRT
ここで、I はそれぞれファント ホッフ係数、π は浸透圧です。
溶液中の溶質のモル濃度は文字 C で表されます。
普遍気体定数は文字 R で表されます。
温度は文字 T で表されます。
浸透と浸透圧
溶質濃度が低い領域から溶質濃度が高い領域への半透膜を通した溶媒分子の移動は、浸透と呼ばれます。最終的に、半透膜の両側の間で平衡状態が達成される。半透膜の溶液側に相当量の圧力がかかると、浸透プロセスが停止します。浸透圧は、浸透プロセスを完全に排除するために必要な最小量の圧力として定義されます。
浸透は、自然界で発生する半透膜を通る水の特定の通過です。その結果、浸透の場合、溶質は膜を横切ることができないため、移動できません。一方、水には移動する能力があり、移動する - 膜を通って溶質の濃度が高い領域に流れ込みます。
これにより、膜の両側の水の総量が変化する可能性があります。溶質の多い膜の側は、反対側よりもはるかに多くの水で終わる可能性があります。この結果、細胞は、破裂 (細胞に過剰な量の水が入る場合) や脱水状態 (過剰な水が移動する場合) などの問題を引き起こす可能性があります。
細胞内環境は外部環境とは異なるため、これは生物学において非常に重要な要素です。細胞外環境が変化すると、水が細胞に引き込まれたり、細胞から排出されたりする可能性があります.
浸透圧によって水を移動させる植物など、多くの生物がこの考えを利用しています。しかし、細胞内に比べて細胞外環境の水分が多すぎても不足していても、細胞や生物の健康に害を及ぼす可能性があります。
浸透圧の計算
濃度と温度は浸透圧に影響します。
π =iCRT
水が膜を通過することによって生じる圧力の量は、溶質の濃度と水の温度の影響を受けます。濃度が高く温度が高いと、浸透圧が高くなります。
水中の溶質の挙動は、浸透にも影響を及ぼします。ここで、ヴァント ホッフ係数が作用します。簡単に言えば、溶質のヴァントホッフ係数は、水にさらされたときに溶質が一緒に残るか、バラバラになるかによって決まります。水中では、一部の溶質が解離して、荷電原子または荷電イオンであるイオンを作成します。以下に示すように、食卓塩 (NaCl) は水と反応して、ナトリウム (Na+) および塩素 (Cl-) イオンを生成します。 NaCl の Van’t Hoff 係数は 2 です。これは、NaCl が 2 つのイオンに分解されるためです。
スクロースなどの一部の分子が水中に導入されると、それらは一緒に残り、結合してイオンを生成しません。スクロースが水に溶けないという事実を説明するために、ファントホフ係数は 1 です。
アプリケーション
植物を直立状態に保つ浸透圧は、植物の生存に不可欠です。植物が十分な水を受け取ると、その細胞 (さまざまな塩を含む) が水を吸収し、サイズが大きくなります。植物細胞の発達の結果として、植物細胞壁にかかる圧力が増加し、植物細胞が直立します.
植物に十分な水分が与えられない場合、その細胞は高張 (過剰に水和) になります (水分の損失により収縮します)。その結果、彼らはしおれ始め、しっかりとした直立した姿勢を失い始めます。化合物の分子量の決定は、浸透圧の測定によっても達成できます。
浸透圧は、海水の淡水化と浄化にも使用されます。これは、別の重要な用途である逆浸透のプロセスによって達成されます。
結論
浸透圧と浸透圧の考え方は、化学、特に物理化学において非常に重要です。浸透プロセスは、異なる濃度の 2 つの液体が半透膜によって分離されるときに発生し、そのプロセスは非常に興味深いものです。低濃度の溶液は、より多くの水が膜を通過して高濃度の溶液に入るのを可能にし、その逆も同様です。
