Ciśnienie osmotyczne i toniczność

Ciśnienie osmotyczne i toniczność są często mylące dla ludzi. Oba są terminami naukowymi dotyczącymi presji. Ciśnienie osmotyczne to ciśnienie roztworu na półprzepuszczalną membranę, aby zapobiec przepływowi wody przez membranę do wewnątrz. Toniczność jest miarą tego ciśnienia. Jeśli stężenie substancji rozpuszczonych po obu stronach błony jest równe, wówczas nie ma tendencji do przemieszczania się wody przez błonę i nie ma ciśnienia osmotycznego. Rozwiązania są względem siebie izotoniczne. Zwykle występuje wyższe stężenie substancje rozpuszczone po jednej stronie membrany niż po drugiej. Jeśli nie masz pewności co do ciśnienia osmotycznego i toniczności, może to być spowodowane tym, że jesteś zdezorientowany różnica między dyfuzją a osmozą.

Dyfuzja to ruch cząstek z obszaru o wyższym stężeniu do obszaru o niższym stężeniu. Na przykład, jeśli dodasz cukier do wody, cukier będzie dyfundował w wodzie, aż stężenie cukru w ​​wodzie będzie stałe w całym roztworze. Innym przykładem dyfuzji jest to, jak zapach perfum rozprzestrzenia się w całym pomieszczeniu.

W trakcie osmoza, podobnie jak w przypadku dyfuzji, istnieje tendencja cząstek do poszukiwania tego samego stężenia w całym roztworze. Cząstki mogą być jednak zbyt duże, aby przekroczyć półprzepuszczalną membranę oddzielającą obszary roztworu, więc woda przepływa przez membranę. Jeśli masz roztwór cukru po jednej stronie półprzepuszczalnej membrany i czystą wodę po drugiej stronie membrana, zawsze będzie ciśnienie po stronie wody membrany, aby spróbować rozcieńczyć cukier rozwiązanie. Czy to oznacza, że ​​cała woda wpłynie do roztworu cukru? Prawdopodobnie nie, ponieważ płyn może wywierać nacisk na membranę, wyrównując ciśnienie.

Na przykład, jeśli umieścisz komórkę w świeżej wodzie, woda wpłynie do komórki, powodując jej pęcznienie. Czy cała woda wpłynie do komórki? Nie. Albo komórka pęknie, albo puchnie do punktu, w którym nacisk wywierany na membranę przekracza ciśnienie wody próbującej dostać się do komórki.

Oczywiście małe jony i molekuły może być w stanie przekroczyć półprzepuszczalną membranę, więc substancje rozpuszczone, takie jak małe jony (Na⁺, Cl^-) zachowują się tak, jak gdyby, gdyby doszło do prostej dyfuzji.

Toniczność roztworów względem siebie może być wyrażona jako hipertoniczna, izotoniczna lub hipotoniczna. Wpływ różnych zewnętrznych stężeń substancji rozpuszczonej na krwinki czerwone stanowi dobry przykład dla roztworu hipertonicznego, izotonicznego i hipotonicznego.

Gdy ciśnienie osmotyczne roztworu poza krwinkami jest wyższe niż ciśnienie osmotyczne wewnątrz czerwonych krwinek, roztwór jest hipertoniczny. Woda w komórkach krwi opuszcza komórki, próbując wyrównać ciśnienie osmotyczne, powodując ich kurczenie się lub tworzenie.

Gdy ciśnienie osmotyczne na zewnątrz czerwonych krwinek jest takie samo jak ciśnienie wewnątrz komórek, roztwór jest izotoniczny w odniesieniu do cytoplazmy. Jest to zwykle stan czerwonych krwinek w osoczu.

Gdy roztwór poza krwinkami czerwonymi ma niższe ciśnienie osmotyczne niż cytoplazma z Czerwone krwinki, roztwór jest hipotoniczny w stosunku do komórek. Komórki przyjmują wodę, próbując wyrównać ciśnienie osmotyczne, powodując puchnięcie i potencjalne pęknięcie.