ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ

ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ диффузное
давление, термодинамич. параметр, характеризующий стремление раствора к
понижению концентрации при соприкосновении с чистым растворителем вследствие
встречной диффузии молекул растворённого вещества и растворителя. Если
раствор отделён от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, то возможна
лишь односторонняя диффузия - осмотич. всасывание растворителя через мембрану
в раствор. В этом случае О. д. становится доступной для прямого измерения
величиной, равной избыточному давлению, приложенному со стороны раствора
при осмотич. равновесии (см. Осмос). О. д. обусловлено понижением
химического
потенциала растворителя в присутствии растворённого вещества. Тенденция
системы выравнять хим. потенциалы во всех частях своего объёма и перейти
в состояние с более низким уровнем свободной энергии
вызывает осмотич.
(диффузионный) перенос вещества. О. д. в идеальных и предельно разбавленных
растворах не зависит от природы растворителя и растворённых веществ; при
постоянной темп-ре оно определяется только числом «кинетических элементов»
- ионов, молекул, ассо-циатов или коллоидных частиц - в единице объёма
раствора. Первые измерения О. д. произвёл В. Пфеффер
(1877), исследуя
водные растворы тростникового сахара. Его данные позволили Я. X. Вант-Гоффу
установить
(1887) зависимость О. д. от концентрации растворённого вещества, совпадающую
по форме с Бойля - Мариотта законом
для идеальных газов. Оказалось,
что О. д. (л) численно равно давлению, к-рое оказало бы растворённое вещество,
если бы оно при данной темп-ре находилось в состоянии идеального газа и
занимало объём, равный объёму раствора. Для весьма разбавленных растворов
недиссоциирующих веществ найденная закономерность с достаточной точностью
описывается ур-нием: ПиV = nRT,
где п - число молей растворённого
вещества в объёме раствора
V; R - универсальная газовая постоянная;
Т-
абс.
темп-ра. В случае диссоциации вещества в растворе на ионы в правую часть
ур-ния вводится множитель i > 1, коэффициент Вант-Гоффа; при ассоциации
растворённого вещества i < 1. О. д. реального раствора
(Пи')
всегда выше, чем идеального (Пи"), причём отношение л /л" =
д,
называемое
осмотическим коэффициентом, увеличивается с ростом концентрации. Растворы
с одинаковым О. д. наз. и з о т о н и ч е с к и м и или изоосмотическими.
Так, различные кровезаменители и фи-зиологич. растворы изотоничны относительно
внутр. жидкостей организма. Если один раствор в сравнении с другим имеет
более высокое О. д., его наз. гипертоническим, а имеющий более низкое О.
д. - гипотоническим.

О. д. измеряют с помощью спец. приборов
- осмометров. Различают статич. и динамич. методы измерения. Первый метод
основан на определении избыточного гидростатич. давления по высоте столба
жидкости Н в трубке осмометров (рис.) после установления осмотич.
равновесия при равенстве внешних давлений ри рв камерах А и Б. Второй метод сводится к измерению скоростей
v
всасывания
и выдавливания растворителя из осмотич. ячейки при различных значениях
избыточного давления Др = р- рпоследующей
интерполяцией полученных данных к v = О при дельта р = Пи.
Мн. осмометры позволяют использовать оба метода. Одна из гл. трудностей
в измерении О. д.- правильный подбор полупроницаемых мембран. Обычно применяют
плёнки из целлофана, природных и синтетич. полимеров, пористые керамич.
и стеклянные перегородки. Учение о методах и технике измерения О. д. наз.
осмометрией. Осн. приложение осмометрии - определение мол. массы (М) полимеров.
Значения М вычисляют из соотношения Пи/с = RT(1/М + Ас), где
с-
концентрация
полимера по массе; А - коэффициент, зависящий от строения макромолекулы.
Принципиальная схема осмометра: А
- камера для раствора; Б - камера для растворителя; М - мембрана. Уровни
жидкости в трубках при осмотическом равновесии: а и б - в условиях равенства
внешних давлений в камерах Л и Б, когда рпри этом Н - столб жидкости, уравновешивающий осмотическое давление; б
- в условиях неравенства внешних давлений, когда р= Пи.

О. д. может достигать значит, величин.
Напр., 4%-ный раствор сахара при комнатной темп-ре имеет О. д. ок. 0,З
Мн/л², а 53% -ный - ок. 10 Мк/л²; О. д. морской воды
ок. 0,27 Ми/м². Л. А. Шиц.

О. д. в клетках животных, растений, микроорганизмов
и в биологич. жидкостях зависит от концентрации веществ, растворённых в
их жидких средах. Солевой состав биологич. жидкостей и клеток, характерный
для организмов каждого вида, поддерживается избирательной проницаемостью
биологических мембран для разных солей и активным транспортом ионов.
Относит, постоянство О. д. обеспечивается водно-солевым обменом, т.
е. всасыванием, распределением, потреблением и выделением воды и солей
(см. Выделение, Выделительная система, Осморегуляция). У т. н. гиперосмотических
организмов внутр. О. д. больше внешнего, у гипоосмотических - меньше внешнего;
у изоосмотических (пойкилоосмотических) внутр. О. д. равно внешнему. В
первом случае ионы активно поглощаются организмом и задерживаются в нём,
а вода поступает через биологич. мембраны пассивно, в соответствии с осмотич.
градиентом. Гиперосмотич. регуляция свойственна пресноводным организмам,
мор. хрящевым рыбам (акулы, скаты) и всем растениям. У организмов с гипоосмотич.
регуляцией имеются приспособления для активного выделения солей. У костистых
рыб преобладающие в океанич. водах ионы Na⁺ и С1^-
выделяются через жабры, у мор. пресмыкающихся (змеи и черепахи) и у птиц-
через особые солевые железы, расположенные в области головы. Ионы Mg²⁺,
SO^2-3-выделяются через почки. О. д. у гипер- и гипоосмотич. организмов может
создаваться как за счёт ионов, преобладающих во внеш. среде, так и продуктов
обмена. Напр., у акуловых рыб и скатов О. д. на 60% создаётся за счёт мочевины
и триметиламмония; в плазме крови млекопитающих - гл. обр. за счёт ионов
Na⁺ и С1^-; в личинках насекомых - за счёт разнообразных
низкомолекулярных метаболитов. У мор. одноклеточных, иглокожих, головоногих
моллюсков, миксин и др. изоосмотич. организмов, у к-рых О. д. определяется
О. д. внеш. среды и равно ему, механизмы осморегуляции отсутствуют (исключая
клеточные).

Диапазон ср. величин О. д. в клетках организмов,
не способных поддерживать осмотич. гомеостаз, довольно широк и зависит
от вида и возраста организма, типа клеток и О. д. окружающей среды. В оптимальных
условиях О. д. клеточного сока наземных органов болотных растений колеблется
от 2 до 16 am, у степных - от 8 до 40 am. В разных клетках
растения О. д. может резко различаться (так, у мангровых О. д. клеточного
сока ок. 60 am, а О. д. в сосудах ксилемы не превышает 1-2 am). У
гомойосмотич. организмов, т. е. способных поддерживать относит, постоянство
О. д., ср. величины и диапазон колебаний О. д. различны (дождевой червь
- 3,6-4,8 am, пресноводные рыбы - 6,0-6,6, океанич. костистые рыбы
- 7,8-8,5, акуловые - 22,3-23,2, млекопитающие - 6,6-8,0 am). У
млекопитающих О. д. большинства биологич. жидкостей равно О. д. крови (исключение
составляют жидкости, выделяемые нек-рыми железами,- слюна, пот, моча и
др.). О. д., создаваемое в клетках животных высокомолекулярными соединениями
(белки, полисахариды и др.), незначительно, но играет важную роль в обмене
веществ (см. Онкотическое давление). Ю. В. Наточин, В. В. Кабанов.

Лит.: Мелвин-Хьюз Э. А., Физическая
химия, пер. с англ., кн. 1 - 2, М., 1962; Курс физической химии, под ред.
Я. И. Герасимова, т. 1 - 2, М.- Л., 1963 - 1966; П а с ы н с к и и А. Г.,
Коллоидная химия, 3 изд., М., 1968; П р о с с е р Л., Браун Ф., Сравнительная
физиология животных, пер. с англ., М., 1967; Г р и ф ф и н Д., Новик Эл.,
Живой организм, пер. с англ., 1973; Но бел П., Физиология растительной
клетки (физико-химический подход), пер. с англ., М., 1973.