Tekst źródłowy strony Osmoza

[[Plik:0307 Osmosis cleaned.jpg|thumb|305px|Po lewej: naczynie z membraną półprzepuszczalną rozdzielającą roztwór o niskim stężeniu (lewa strona naczynie) od roztworu o wysokim stężeniu.<br>Po prawej: w wyniku osmozy rozpuszczalnik przemieścił się z roztworu o niskim stężeniu od roztworu o wysokim stężeniu i stężenia wyrównały się.<br>Legenda: czerwona przerywana linia – membrana półprzepuszczalna; fioletowe kulki – cząsteczki substancji rozpuszczonej; kolor łososiowy – rozpuszczalnik]]

'''Osmoza''' – [[dyfuzja]] [[rozpuszczalnik]]a przez [[membrana półprzepuszczalna|membranę półprzepuszczalną]] rozdzielającą dwa [[roztwór|roztwory]] o różnym [[Stężenie|stężeniu]].

Osmoza zachodzi spontanicznie w wyniku przenikania rozpuszczalnika (np. wody) przez membranę półprzepuszczalną z roztworu o niższym stężeniu substancji rozpuszczonej do roztworu o stężeniu wyższym, czyli prowadzi do wyrównania stężeń obu roztworów.

W kontekście osmozy roztwór z którego ubywa rozpuszczalnika nazywa się [[roztwór hipotoniczny|hipotonicznym]], tego w którym przybywa nazywa się [[roztwór hipertoniczny|hipertonicznym]]. Gdy roztwory pozostają w [[Ciśnienie osmotyczne|równowadze osmotycznej]], mówi się, że są [[roztwór izotoniczny|izotoniczne]] względem siebie.

W 1748 r. [[Jean-Antoine Nollet]], profesor fizyki eksperymentalnej w Collège de Navarre w Paryżu, opisał eksperyment, w którym zamknięty i wypełniony alkoholem odtłuszczony świński pęcherz zanurzono w wodzie. W ciągu kilku godzin napłynęło do niego tyle wody, że pęcherz wybrzuszył się pod wielkim ciśnieniem; po przekłuciu igłą ciecz wystrzeliła jak mała fontanna<ref>{{cytuj | autor = Homer W. Smith | tytuł =  "A Knowledge of the Laws of Solutions ..." | czasopismo = Circulation | data = 1960-05 | data dostępu = 2023-08-21 | wolumin = 21 | numer = 5 | s = 808–817 | doi = 10.1161/01.CIR.21.5.808 | język = en | dostęp = o}}</ref>. Później nauczono się wytwarzać sztuczne błony półprzepuszczalne (np. [[celofan]]) i okazało się, że samo zjawisko nie jest specyficzną cechą życia. Może zachodzić w różnych rozpuszczalnikach i dotyczyć różnych substancji rozpuszczonych. Trwają prace nad wykorzystaniem zjawiska osmozy w energetyce ([[elektrownia osmotyczna|elektrownie osmotyczne]])<ref>{{cytuj | url = http://nt.interia.pl/technauka/news-prad-z-elektrowni-osmotycznych-wkrotce-w-naszych-domach,nId,938648| tytuł = Prąd z elektrowni osmotycznych wkrótce w naszych domach| data dostępu = 2023-08-21 | opublikowany= nt.interia.pl/technauka}}</ref>.

== Mechanizm osmozy w uproszczeniu ==
Aby doszło do osmozy błona rozdzielająca roztwory musi mieć inną przepuszczalność dla rozpuszczalnika i inną dla substancji rozpuszczonej. W różnych błonach wynika to z różnych przyczyn. Dla uproszczenia, błonę można sobie wyobrazić jako rodzaj cienkiej gąbki o takich rozmiarach porów, że mniejsze cząsteczki są przepuszczane, a większe zatrzymywane. Cząsteczki rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej wewnątrz objętości [[ciecz]]y pozostają w ciągłym, spontanicznym, chaotycznym ruchu we wszystkich kierunkach. Każda cząsteczka wcześniej czy później zderza się z membraną i jeśli trafi w miejsce gdzie jest otwór przepływa przez membranę na drugą stronę.

Po przyjęciu, że błona swobodnie przepuszcza mniejsze cząsteczki rozpuszczalnika i całkowicie zatrzymuje większe cząsteczki substancji rozpuszczonej zjawisko osmozy można sobie w dużym uproszczeniu wyobrazić następująco:

* Po obu stronach membrany mamy czysty rozpuszczalnik:
: Liczba cząsteczek rozpuszczalnika przenikających przez membranę w obie strony jest jednakowa i układ znajduje się w [[Homeostaza|stanie równowagi]].
* Po jednej stronie jest czysty rozpuszczalnik a po drugiej roztwór:
: Na skutek tego, że po stronie roztworu jest w jednostce objętości nieco mniej cząsteczek rozpuszczalnika niż po stronie czystego rozpuszczalnika, statystycznie cząsteczki rozpuszczalnika nieco częściej trafiają w pory niż po drugiej stronie i w efekcie nieco więcej przenika ich w kierunku do roztworu niż w drugą stronę. W efekcie cząsteczek rozpuszczalnika po stronie „czystej” stopniowo zaczyna ubywać, a po stronie roztworu stopniowo zaczyna przybywać.
* Po obu stronach mamy roztwory o różnych stężeniach.
: Podobnie jak w poprzednim przypadku w jednostce objętości w roztworze o wyższym stężeniu jest mniej cząsteczek rozpuszczalnika niż po drugiej stronie; stąd statystycznie rzadziej zdarza się aby trafiły one w pory membrany niż po drugiej stronie i w efekcie mniej ich przepływa w stronę roztworu o mniejszym stężeniu niż w drugą stronę; w efekcie z roztworu o niższym stężeniu stopniowo ubywa cząsteczek rozpuszczalnika i w końcu dochodzi do stanu, w którym stężenia po obu stronach membrany się wyrównują.

== Teoria osmozy ==
Opisany wyżej mechanizm jest jedynie bardzo uproszczonym wyobrażeniem osmozy. W rzeczywistości przeniknięcie rozpuszczalnika przez błonę wymaga zawsze pewnego nakładu energii wynikającego ze specyficznych oddziaływań cząsteczek z błoną, co powoduje, że dojście do stanu równowagi wymaga nieskończonego czasu. Ponadto o szybkości i kierunku osmozy nie decyduje bezpośrednio stężenie lecz cząstkowe [[potencjał chemiczny|potencjały chemiczne]] substancji, których cząsteczki są zdolne przenikać przez błonę. Potencjał ten jest funkcją [[stężenie molowe|stężenia molowego]] tych substancji, ich [[Współczynnik aktywności|współczynników aktywności]] oraz wzajemnych oddziaływań.

Różnica potencjałów chemicznych między dwoma oddzielonymi membraną roztworami wywołuje [[ciśnienie osmotyczne]], które działa na membranę w kierunku przepływu rozpuszczalnika. W przybliżeniu, dla układu roztworu i czystego rozpuszczalnika ciśnienie to można obliczyć posługując się [[Ciśnienie osmotyczne##Równanie van't Hoffa|równaniem van ’t Hoffa]]:

: <math>\pi = [X] RT</math>
: gdzie R – [[stała gazowa]], T – [[temperatura]], [X] – [[aktywność molowa]] – obliczona dla rozpuszczalnika.

Ciśnieniu osmotycznemu można się przeciwstawić, np. wywierając na zbiornik z roztworem hipertonicznym ciśnienie skierowane w stronę błony, co może prowadzić do zahamowania osmozy lub przy ciśnieniu przekraczającym ciśnienie osmotyczne do zjawiska [[odwrócona osmoza|odwróconej osmozy]].

== Osmoza w organizmach żywych ==
[[Plik:Turgor pressure on plant cells diagram pl.svg|thumb|300px|right|Zachowanie komórki roślinnej znajdującej się w roztworze hiper-, izo- i hipotonicznym]]
[[Plik:Osmotic pressure on blood cells diagram pl.svg|thumb|300px|right|Zachowanie komórki zwierzęcej (erytrocytu) znajdującej się w roztworze hiper-, izo- i hipotonicznym]]
Komórki [[organizm]]ów żywych w kontakcie z roztworem hipotonicznym ulegają powiększeniu. Jeśli komórka nie ma [[Ściana komórkowa|ściany komórkowej]], może nawet ulec rozsadzeniu. Trafiając do roztworu hipertonicznego, komórki kurczą się, podlegając różnego stopnia plazmolizie<ref>{{Cytuj |autor = Marek Ples |tytuł = Niezwykłe bariery. O błonach półprzepuszczalnych i osmozie |czasopismo = Biologia w Szkole |data = 2017 |wolumin = 3 |s = 52–58 |url = http://weirdscience.eu/Niezwyk%C5%82e%20bariery.html| data dostępu = 2023-08-21}}</ref>. Płukanie [[Gardło|gardła]] specjalnymi roztworami [[Sól kuchenna|soli]] pozbawia komórki [[Bakterie|bakteryjne]] [[Woda|wody]] i powoduje ich [[śmierć]] przez [[odwodnienie (medycyna)|odwodnienie]] i [[Denaturacja białka|denaturację]].

[[Rośliny]] wykorzystują zjawiska osmotyczne do transportu wody od [[Korzeń|korzeni]] do [[Liść|liści]]. Zjawiska osmotyczne zapewniają sztywność liści i [[Łodyga|łodyg]] (we współdziałaniu z niektórymi [[tkanka]]mi), są też podstawą działania [[Aparat szparkowy|aparatu szparkowego]]. U [[Zwierzęta|zwierząt]] zjawiska osmozy są elementem procesów [[homeostaza|homeostazy]].

== Zobacz też ==
{{Commonscat|Osmosis}}
{{wikisłownik|osmoza}}
* [[turgor]]

== Przypisy ==
{{Przypisy}}

== Bibliografia ==
* {{cytuj książkę |autor=Burrows, A, Holman, J, Parson, A., Pilling, G, Price, G |tytuł=Chemistry<sup>3</sup>. Introducing inorganic, organic and physical chemistry |wydawca=Oxford University Press |miejsce=Oxford |data=2009 |strony=848-851 |isbn=978-0-19-927789-6}}

{{Kontrola autorytatywna}}

[[Kategoria:Osmoza|*]]