ما هو الضغط الاسموزي

تتمثل الضغط الاسموزي في توجه جزيئات المذيبات نحو الحركة في اتجاه المذيبات ذات النشاط الأقل، وتلعب هذه الظاهرة دورا محوريا في علم الأحياء.

الضغط الاسموزي

عندما يتم فصل الماء السائل النقي عن محلول يحتوي على مذيب غير متقلب عن طريق غشاء، ينتقل الماء بدلاً من المذيب، ويتدفق من جانب الماء النقي حتى يكفي الضغط الإضافي (حيث يكون Π السبب) أو يتم تطبيقه على الجانب الحل.

الماء يتحرك من منطقة ذات نشاط مائي عال إلى منطقة ذات نشاط مائي منخفض بسبب العملية المعروفة بالتناضح. إذا سمح للماء بالتحرك، فإن نشاط الماء يكون متساويا على الجانبين من الغشاء. تبين أن معدل تدفق الماء المترابط بالتناضح يكون متساويا إذا تم تطبيق ضغط مماثل ولكن هيدروستاتيكي بالاتجاه المعاكس.

الضغط الأسموزي هو الضغط اللازم لإيقاف تدفق المحلول، ويتم التوازن في هذا الضغط عندما تصبح ضغوط بخار المحلول والماء النقي متساوية، ويعتبر الضغط الأسموزي خاصية توازن ديناميكي حراري يوضح معدل مرور الماء، والذي يعتمد بشكل أساسي على خصائص الغشاء.

يعد الضغط الاسموزي أحد الخصائص الأكثر أهمية بيولوجيًا، ويترتب على الخصائص الارتباطية الأخرى. ويتسبب ذوبان المذيب في المذيب في تقليل الجهد الكيميائي ونشاط المذيب في المحلول بالنسبة للإمكانيات الكيميائية أو نشاط المذيب النقي.

الضغط التناضحي وخفض ضغط البخار وارتفاع نقطة الغليان وانخفاض درجة التجمد، جميعها مقاييس للخصائص الكيميائية للمذيب، وهناك إمكانية استخدام ضغط نقطة التجمد أو الضغط الاسموزي لحساب الخصائص الأخرى.

التناضح و الضغط الاسموزي

– غالبًا ما يوجد خلط بين الأساس المنطقي الديناميكي الحراري والعملية الحركية للتناضح ، و يتصف الديناميكا الحرارية للعملية (على سبيل المثال ، الخاصية المتلازمة) فقط ميل حدوث العملية ولكنها لا تصف الآلية أو معدل تدفق المياه في عملية التناضح ، بصرف النظر عن اتجاهها (الوشيك).

بهذه الطريقة، جميع الحلول قادرة على الضغط الأسموزي، ولكن ليس الضغط الأسموزي الفعلي، إذا لم تكن متجاورة مع غشاء نصف نافذ. أيضا، لا يوجد انتفاخ في الغشاء النصف نافذ تحت الضغط الأسموزي، ولكن قد يحدث انتفاخ تحت الضغط الهيدروستاتيكي. يعمل الضغط الأسموزي فقط على مسام الغشاء النصف نافذ، بينما يعمل الضغط الهيدروستاتيكي في جميع أنحاء النظام. بالتالي، الضغط الأسموزي يختلف عن الضغط الهيدروستاتيكي.

يتم تحديد الضغط الاسموزي في التوازن الديناميكي الحراري في مقياس تناضح مشابه للمخطط بدون تدفق صاف عبر الغشاء، وفقا للخصائص الأخرى المرتبطة، مثل رفع نقطة الغليان وخفض درجة التجمد. إنه فرق ضغط وليس ضغطا مطلقا، ولا يمكن تحديده بواسطة أي عملية حركية. في الجزء السفلي الأيمن، يظهر ترتيب أنبوب U حيث يتدفق الماء من ذراع الماء النقي إلى ذراع الحل، وذلك لموازنة الضغط الزائد على المحلول في الذراع الأيمن (ρ × g × h) بالضغط الاسموز.

الطاقة و كمية المياه

نظرا لأنه يتطلب كمية أكبر من الطاقة لإزالة كمية قليلة من الماء من مذيب ذو نشاط منخفض بالمقارنة مع إزالة نفس الكمية من الماء من مذيب ذو نشاط عالي، فإن جزيئات الماء التي تترك الحجرة ذات النشاط المنخفض تحتاج إلى طاقة أكبر لتشكيل الماء ذو النشاط المحلي الأقل. وبالتالي، يمكن لجزيئات الماء ذات الطاقة العالية فقط المغادرة هذه الحجرة، وبكمية أقل من التدفق في الاتجاه المعاكس. يجب ملاحظة أن الاختلاف في النشاط يمكن أن يكون ناتجا عن اختلاف في تركيز الجزيئات والأيونات المذابة كما تم مناقشته في الخواص التآزرية الأخرى، أو قد يكون ناتجا عن أسباب أخرى مثل التفاعلات السطحية. غالبا ما يكون تدفق الماء المقاس أقل بكثير من التدفق المائي النظري، نظرا لجذب التركيز على سطح الغشاء ومقاومة الغشاء، بالإضافة إلى التسرب عبر الغشاء.

التدفق الأسموزي

يتم تحريك الماء من المحلول الذي يحتوي على كمية كبيرة من الماء (ضغط ذو انتقالية منخفض) إلى المحلول الذي يحتوي على كمية قليلة من الماء (ضغط ذو انتقالية عالي)، ويعتمد معدل تدفق الماء الصافي على نسبة تدفق الماء في الاتجاهين المعاكسين، ويعتمد هذا بدوره على السهولة التي تمر بها جزيئات الماء عبر الغشاء من كلا الجانبين، بناء على كمية الماء الحرة (المجمعة) ونشاط الماء، وعلى سهولة المرور عبر الغشاء. وعلى الرغم من عدم التأكد من تطابق الموصلية الهيدروليكية تحت ضغط هيدروستاتيكي (P) وضغط اسموزي (Π)، إلا أن تدفق الحجم (F، L × m-2 × s-1) يعتمد عادة على الموصلية الهيدروليكية (H، L × N-1 × s-1) للغشاء.