渗透压

基本资料基本简介将溶液和水置于U型管中,在U型管中间安置一个半透膜,以隔开水和溶液,可以见到水通过半透膜往溶液一端跑,假设在溶液端施加压强,而此压强可刚好阻止水的渗透,则称此压强为渗透压,渗透压的大小和溶液的重量摩尔浓度、溶液温度和溶质解离度相关,因此有时若得知渗透压的大小和其他条件,可以反推出溶质分子的分子量。主要特点溶液浓度越大,渗透压越大渗透压:水分子经半透膜进入蔗糖溶液,而溶质(这是蔗糖)不会透过半透膜。单位体积清水中的水分子比单位体积蔗糖溶液中的水分子多,所以在单位时间内水分子由烧杯透过半透膜进入漏斗内的数量多于水分子由漏斗进入烧杯中的数量。水分子总是从水多的地方到水少的地方,即从浓...

基本资料

基本简介

  将溶液和水置于U型管中,在U型管中间安置一个半透膜,以隔开水和溶液,可以见到水通过半透膜往溶液一端跑,假设在溶液端施加压强,而此压强可刚好阻止水的渗透,则称此压强为渗透压,渗透压的大小和溶液的重量摩尔浓度、溶液温度和溶质解离度相关,因此有时若得知渗透压的大小和其他条件,可以反推出溶质分子的分子量。

主要特点

  溶液浓度越大,渗透压越大  渗透压:水分子经半透膜进入蔗糖溶液,而溶质(这是蔗糖)不会透过半透膜。单位体积清水中的水分子比单位体积蔗糖溶液中的水分子多,所以在单位时间内水分子由烧杯透过半透膜进入漏斗内的数量多于水分子由漏斗进入烧杯中的数量。水分子总是从水多的地方到水少的地方,即从浓度低的溶液到浓度高的溶液。因此产生静水压力,如果在溶液的上方施加一个压力,其大小恰好阻止水分子的净渗入,这个压力产生的压强数值就是该溶液在该浓度下的渗透压(osmotic pressure),用符号π表示,单位:atm。  π的大小可用渗透计测定,或用渗透平衡时高出水面的溶液对下部产生的静水压力表示(h×s × 比重=体积× 比重)。也可用Vant Hoff提出的公式计算:  1886年范特霍夫(J.H.van’t Hoff)根据实验数据得出一条规律:对稀溶液来说,渗透压与溶液的浓度和温度成正比,它的比例常数就是气体状态方程式中的常数R。这条规律称为范特荷甫定律。用方程式表示如下: πV=nRT  或π=cRT  式中π为稀溶液的渗透压,V为溶液的体积,c为溶液的浓度,R为气体常数,n为溶质的物质的量,T为绝对温度。  上式称为范特荷甫公式,也叫渗透压公式。常数R的数值与π和V的单位有关,当π的单位为kPa,V的单位为升(L)时,R值为8.31kPa·L·K-1·mol-1。  范特荷甫公式表示,在一定温度下,溶液的渗透压与单位体积溶液中所含溶质的粒子数(分子数或离子数)成正比,而与溶质的本性无关。  ②渗透压 osmotic pressure   隔以半透膜,一方为溶酶的水,另一方为溶液,水通过半透膜向溶液一方渗透。为阻止水的移动在溶液侧所加的压力称为渗透压。水的运动之所以停止,是该压力与通过膜的水的化学势能相等所致。重量克分子浓度Cs的溶液渗透压П,近似于П=CsRT(R:气体常数,T:绝对温度)。如用容积克分子浓度,能得到比理论值更大的实测值。液胞很发达的植物细胞,与细胞体积V之间存在着ПV=定值的关系;但在动物等细胞质多的细胞,从V中减去渗透不活性部分(非水相)的细胞容积时,上式也成立。在植物细胞,细胞质和细胞液保持渗透压平衡。细胞液的渗透压限定细胞质的含水量,而影响细胞质粘性等物理化学性质。此外渗透压还能使之产生膨胀压以调节细胞的生长和膨胀运动。细胞具有调节渗透压的作用,此称渗透压调节(osmoregulation)。就如动物体液那样,浸渍组织的内环境的渗透压,也具有很大的生理影响。渗透压可以用气压、冰点下降度(△)或者渗透克分子浓度等来表示。

理化性质

  所谓溶液渗透压,简单的说,是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目:溶质微粒越多,即溶液浓度越高,对水的吸引力越大,溶液渗透压越高;反过来,溶质微粒越少,即与无机盐、蛋白质的含量有关。在组成细胞外液的各种无机盐离子中,含量上占有明显优势的是Na+和Cl-,细胞外液渗透压的90%以上来源于Na+和Cl-。在37℃时,人的血浆渗透压约为770kPa,相当于细胞内液的渗透压。

依数性质

  由于平衡渗透压遵循理想气体定律(稀溶液中忽略溶质分子的相互作用),这个数学推导过程在这里省略,最后可以得出范特霍夫关系:π=cRT(或π=kTN/V;N/V为分子数密度),从公式可知溶液的渗透压只由溶质的分子数决定,因而渗透压也是溶液的依数性质。这个关系给出的不是真正的压强,而是阻止渗透流可能需要的压强,即系统达到平衡所需要的压强差。

其他资料

细胞渗透压

  植物细胞以渗透吸水为主,其动力就是渗透压。那么渗透压对细胞的世界究竟有多大意义呢?我们还必须拿具体的数据来说明,假设细胞半径为R,由于渗透压膨胀变为R+dR,这样面积的增加为dA=8πRdR,其能量消耗为Σ×dA。如要让细胞膨胀达到平衡,就是让自由能pdV 等于表面张力,通过计算可以得到拉普拉斯公式:Σ=Rp/2。如果红细胞在纯水中,阻止水进入细胞的压强为300pa,假设细胞直径10μm,对细胞来说有多大呢?代入估算的p 得到Σ=10-5m×300pa/2=1.5×10-3Nm-1。这个力足够撕开真核细胞,将细胞摧毁。所以你不能用纯水来稀释红细胞,这样他们会爆裂,即溶胞。

疏水作用与渗透压

  排空效应是疏水作用(疏水力实质是熵和自由能的混合效应)的理想情况,而渗透压是使大分子产生这种排空力的原因。渗透压可以看成单位体积内的自由能变化。排空效应是小颗粒能把大颗粒推到一起,以使小颗粒自身的熵最大,如果两个表面精确匹配,则相应的单位接触面积上的自由能减少为ΔF/A=ckBT×2R,R 为小颗粒半径(这里的c不是浓度是分子数密度)。  小颗粒能够有效的帮助大分子找到彼此特异性识别位点,在生物学实验中,常用血清蛋白(BSA)和聚乙二醇(PEG)充当小颗粒它们称为阻塞试剂。比如他们可以帮助脱氧血红蛋白和其他大蛋白粘在一起,溶解性降低10 倍;葡聚糖或PEG 能稳定复合物不受热分解,可以使DNA 熔解温度增加若干;PEG 和BSA 还能使机动蛋白丝自组装速率或不同酶的活性增加几个数量级;在大肠杆菌DNA 复制系统中如果不加入阻塞试剂就不能工作。选择何种阻塞试剂并不重要,关键是他相对组装分子的尺度及数密度。这是无序状态过程中同时  驱动的有序组装,这个的有序是以更小颗粒更大的无序为代价的。

相关人物

  范霍夫因为渗透压和化学动力学等方面的研究获得第一届诺贝尔化学奖。

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