Օսմոսային ճնշում

Օսմոսային ճնշում այն ուժն է, որով պայմանավորված է օսմոսը և որն ազդում է կիսաթափանցիկ թաղանթի միավոր մակերեսի վրա։ Օսմոսային ճնշումը (π)ˋ դա այն ճնշումն է, որն անհրաժեշտ է գործարկել թաղանթի վրա, նրա միջոցով լուծիչի ինքնակամ հոսքը կանգնեցնելու և հիպոտոնիկ ու հիպերտոնիկ լուծույթներն իրար հետ հավասարակշության մեջ պահելու համար։ Հայտնաբերվել է 1748 թվականին։

Թաղանթով անցնելու լուծիչի ունակությունը քանակապես բնորոշվում է օսմոտիկ ճևշմամբ։ Եթե թաղանթը թափանցելի է նաև լուծված նյութի համար, ապա այն շարժվում է լուծիչի շարժմանը հակառակ ուղղությամբ՝ խիտ լուծույթիվ առավել նոսրը։

Որպես կիսաթափանցիկ թաղանթ կարող են ծառայել կենդանական և բուսական շատ թաղանթներ, օրինակ, միզապարկը, աղիները, բջջաթաղանթը։ Կարելի է պատրաստել նաև արհեստական թաղանթներ կոլոիդումից, ժելատինից, ցելոֆանից և այլն։ Կախված թաղանթի բնույթից օսմոտիկ մեխանիզմը, կարող է լինել տարբեր. մի դեպքում թաղանթի միջով անցնում են այն նյութերը, որոնք նրա մեջ լուծված են, մյուս դեպքում լուծիչի մոլեկուլները փոխազդում են թաղանթի հետ, առաջացնելով միջանկյալ հեշտ քայքայվող միացություններ։ Հնարավոր է նաև, որ լուծված նյութի մոլեկուլների համար թաղանթը ուղղակի ծակոտկեն միջնորմ հանդիսանա։

Սովորական անոթներումˋ անոթի պատերի վրա օսմոտիկ ճնշում չի առաջանում, բացի հիդրոստատիկ ճնշումից։

Տեսություն 
Օսմոտիկ ճնշման չափումը առաջին անգամ կատարել է Պֆեյֆերը 1877 թվականին, իսկ երևույթն առաջին անգամ քանակապես նկարագրել է Վանտ-Հոֆը 1886 թվականին։ Նրանց կողմից հաստատվել է, որ օսմոսային ճնշումն ուղիղ համեմատական է լուծույթի խտաստիճանին և ջերմաստիճանին։

 

Նա հաստատեց, որ նոսր լուծույթների դեպքում օսմոսը ենթարկվում է իդեալական գազերի օրինաչափություններին։
Պարզ է դառնում, որն ոչ էլեկտրոլիտների համար , էլեկտրոլիտների համար՝ , իսկ լուծույթի ստացման դեպքում՝ : Էլեկտրոլիտների լուծույթների համար օսմոտիկ ճնշումը ունի հետևյալ արտահայտությունը․

Իսկ եթե -ն փոխարինենք -ով, և -ի փոխարեն տեղադրենք մոլյար կոնցենտրացիան, կստանանք.

Պարզ է, որ միևնույն մոլյար կոնցենտրացիա ունեցող տարբեր լուծույթները, եթե նրանցում ասոցում կամ դիսոցում տեղի չի ունենում, կունենան նույն օսմոսային ճնշումը։ Այն լուծույթները, որոնք ունեն նույն օսմոսային ճնշումը, կոչվում են իզոտոնիկ լուծույթներ։

Օսմոսային ճնշումը չափվում է մթնոլորտներով կամ մմ սս-ով։ Այն կարելի է որոշել կրիոմետրական եղանակով, ըստ հետևյալ բանաձևի․

Որտեղ 22,4-ը՝ մեկ մոլյարանոց չդիսոցվող լուծույթի օսմոսային ճնշումն է 0 °C-ում։  լուծույթի սառեցման կետի դիտված ցածրացումն է, ՝ մոլյար դիսպերսիան է, այսինքն՝ սառեցման ջերմաստիճանը, որը ստացվում է 1000 գ լուծույթում 1 մոլ նյութ լուծելիս։

Նշանակություն  
Օսմոսային ճնշումը մեծ նշանակություն ունի բույսերի և կենդանիների կյանքի համար։ Այսպիսի երևույթներ, ինչպիսիքբ են արմատներով հողից լուծույթի ընդունումը բույսերի կողմից, բուսական հյութերի շարժումը բույսերի ցողուններում, որոշ նյութերի արտադրումը բույսերի կողմից, սննդանյութերի ընդունումը կենդանիների կողմից, արյան շրջանատությունը և այլն պայմանավորված են օսմոսային ճնշմամբ։

Աղի սնունդ ընդունելիս մարդու օրգանիզմում օսմոսային ճնշումը մեծանում է և առաջանում է ծարավի զգացում։ Ջուրը խմելու միջոցով օրգանիզմի օսմոսային ճնշումը կարգավորվում է։

Եթե լուծույթում տեղի է ունենում լուծված նյութի ասոցում, ապա մասնիկների թիվը պակասում է, որի հետևանքով օսմոսային ճնշումը նվազում է։ Եթե լուծված նյութը էլեկտրոլիտ է, ապա դիսոցման հետևանքով լուծույթում մասնիկների թիվը մեծանում է և օսմոսային ճնշումն ավելի մեծ է ստացվում։

Հետևաբար պետք է տարբերել տեսականորեն հաշված և փորձով դիտված օսմոսային ճնշումներ, ինչպես նաև մոլեկուլային կշիռները։ Դիտված և տեսականորեն հաշված արդյունքների հարաբերությունը կոչվում է իզոտոնիկ կամ Վանտ-Հոֆի գործակից (i)՝

Պարզ է դառնում, որն ոչ էլեկտրոլիտների համար , էլեկտրոլիտների համար՝ , իսկ լուծույթի ստացման դեպքում՝  Էլեկտրոլիտների լուծույթների համար օսմոտիկ ճնշումը ունի հետևյալ արտահայտությունը․

Թույլ էլեկտրոլիտների դեպքում իզոտոնիկ գործակիցը հաշվում են 

բանաձևով, որտեց -ն դիսոցման աստիճանն է, -ն դիսոցումից հետո ստացված մասնիկների թիվը։

Իզոտոնիկ գործակցի և դիսոցումից ստացված մասնիկների թվի հարաբերությունը կոչվում է օսմոտիկական գործակից (g), որը հանդիսանում է տվյալ ռեալ լուծույթի իդիալական լուծույթից շեղման չափանիշ, երբ դիսոցումը կատարվում է լրիվ և իոններ իրար հետ չեն փոխազդում։ Իրական լուծույթների օսմոտիկ ճնշումը (π′) ավելի մեծ է, քան իդեալական լուծույթինը (π″)։ 

Լուծույթի նոսրացման զուգընթաց օսմոտիկական գործակիցը ձգտում է մեկի։ Միևնույն օսմոտիկ ճնշում ունեցող լուծույթները կոչվում են իգոտոնիկ կամ իզոօսմոտիկ (արյանը փոխարինող և ֆիզիոլոգիական լուծույթները պետք է իգոտոնիկ լինեն օրգանիզմի ներքին հեղուկներին)։ Օսմոտիկ չափում են օսմոմետրերով՝ վիճակագրական և դինամիկական եղանակներով։
Առաջին դեպքում չափում են կիսաթափանցիկ թաղանթով (ցելոֆան, բնական և սինթետիկ պոլիմերներ, ծակոտկեն խեցիներ, ապակի և այլն) հաղորդակցվող անոթներում հեղուկի սյուների բարձրությունների աարբերությունր (АН) հավասարակշռություն ստեղծվելուց հետո։

Փոփոխություն 
Օսմոտիկ ճնշման փոփոխությունն ընկալվում է օսմոընկալիչներով, որոնցում առաջացած ազդակները փոխանցվում են նյարդային կենտրոններին, իսկ վերջիններս կարգավորում են ջրի և աղերի փոխանակությունը, դրանց արտազատումր օսմոկարգավորիչ օրգաններով՝ քրտնագեղձերով, երիկամներով, քրտնագեղձերով։

Արյան բջիջներում օսմոսային ճնշումը բարձրանալիս նույն չափով այնտեղ աճում է նաև օրգանական նյութերի (հատկապես ամինաթթուների) կոնցենտրացիան, նյութեր, որոնց համար բջջաթաղանթը թույլ թափանցելի է։ Դրանով բջջում աղերի և ջրի պարունակությունը չի փոփոխվում, օսմոտիկ ճնշումը հավասարվում է օսմոտիկորեն ակտիվ նյութերի կուտակման հաշվին։

Տես նաև 
Օսմոս
Դիֆուզիոն ճնշում
Օնկոսային ճնշում
Դիալիզ

Գրականություն 
Ֆիզիկական և կոլոիդային քիմիա, Ս. Կ. Գրիգորյան
 Детлаф А. А., Яворский Б. М. Курс физики: Учебное пособие для вузов — Москва: Высшая школа, 1989. — с. 113

Արտաքին հղումներ 
 Osmotic pressure and potential
 Osmotic pressure 
 Nobel Prize lecture on osmotic pressure and chemical equilibrium (pdf)

Ֆիզիկական քիմիա
Բջջաբանություն
Կենսաբանություն