Осмотичний тиск у природі та житті людини

Осмотичний тиск у природі та житті людини

Дія осмотичного тиску відповідає знаменитому принципу Ле Шательє і другому закону термодинаміки: біологічна система в даному випадку прагне вирівняти концентрацію речовин в розчині в двох середовищах, які розділяє напівпроникна мембрана.

Що таке осмотичний тиск

Під осмотичним тиском розуміють гідростатичний тиск, який впливає на розчини. При цьому самі рідини повинні бути розділені напівпроникною мембраною. У подібних умовах через мембрану процеси дифузійного розчинення не йдуть.

Напівпроникними називають мембрани, проникність яких висока лише для певних речовин. Прикладом напівпроникної мембрани може служити плівка, яка прилягає до яєчної шкаралупи зсередини. Вона затримує молекули цукру, але не перешкоджає руху молекул води.

Мета осмотичного тиску - створення балансу між концентраціями двох розчинів. Засобом досягнення такої мети стає молекулярна дифузія між розчинником і розчиненою речовиною. У записах тиск даного типу зазвичай позначають буквою "пі".

Явище осмосу має місце в тих середовищах, де рухомі властивості розчинника перевищують такі у розчинених речовин.

Властивості осмотичного тиску

Осмотичний тиск характеризується властивістю тонічності, яка вважається його градієнтним заходом. Мова йде про потенціал відмінності між парою розчинів, які відокремлені один від одного мембраною напівпроникного типу.

Речовину, яка порівняно з іншим розчином має більш істотний показник осмотичного тиску, називають гіпертонічним розчином. Гіпотонічний розчин має низький показник осмотичного тиску. Помістіть подібний розчин у замкнений простір (наприклад, у кров 'яну клітку) - і ви побачите, як осмотичний тиск розірве мембрану клітини.

Коли в кров вводять ліки, вони на самому початку змішуються з ізотонічним розчином. Щоб осмотичний тиск клітинної рідини був врівноваженим, хлорид натрію в розчині повинен міститися в певній пропорції. Якби ліки виготовляли на основі води, осмотичний тиск руйнував би кров 'яні клітини. При створенні розчинів з великою концентрацією речовин вода буде змушена залишати клітини - в результаті вони стануть стискатися.


 На відміну від тварин клітин, в рослинних під дією тиску їх вміст піддається відриву від оболонки. Це явище називають плазмолізом.

Взаємозв "язок між розчином та осмотичним тиском

Хімічна природа речовин, що містяться в розчині, не впливає на величину осмотичного тиску. Цей показник визначається кількістю речовини в розчині. Осмотичний тиск стане зростати зі збільшенням в розчині активних речовин.

Так званий онкотичний осмотичний тиск залежить від кількості білків, що містяться в розчині. При тривалому голодуванні або захворюванні нирок рівень концентрації білків в організмі знижується. Вода з тканин переходить у судини.

Умовою для створення осмотичного тиску є наявність напівпроникної мембрани і присутність з двох її сторін розчинів. При цьому концентрація їх повинна бути різною. Клітинна мембрана здатна пропускати частинки певних розмірів: наприклад, через неї може пройти молекула води.

Якщо використовувати спеціальні матеріали, які мають здатність поділу, можна відокремлювати один від одного компоненти сумішей.

Значення осмотичного тиску для біологічних систем

 Якщо біологічна структура містить перегородку напівпроникного типу (тканинну або клітинну оболонку), то постійний осмос стане створювати надмірний гідростатичний тиск. Стає можливим гемоліз, при якому відбувається розрив оболонки клітини. Протилежний процес спостерігається, якщо клітку помістити в концентрований розчин солі: вода, що міститься в клітці, проникне через мембрану в сольовий розчин. Результатом стане зморщування клітини, вона втрачає стабільний стан.

Оскільки мембрана проникна лише для частинок певного розміру, вона здатна вибірково пропускати речовини. Припустимо, вода через мембрану проходить вільно, тоді як молекулам етилового спирту зробити це не вдасться.


Прикладами найпростіших мембран, через які проходить вода, але не проходять багато інших розчинених у воді речовин, можуть служити:

  • пергамент;
  • шкіра;
  • специфічні тканини рослинного і тваринного походження.

Механізм осмосу визначається в організмах тварин природою самих мембран. Іноді мембрана функціонує за принципом решета: затримує великі частинки і не перешкоджає руху малих. В інших випадках через мембрану здатні проходити молекули лише певних речовин.

 Осмос і пов 'язаний з ним тиск відіграють надзвичайно важливу роль у розвитку і функціонуванні біологічних систем. Постійне перенесення води всередину клітинних структур забезпечує пружність тканин і їх міцність. З відмінностями в проникності тканин для води прямим чином пов 'язані процеси засвоєння їжі та обмін речовин.

Осмотичний тиск служить механізмом, за допомогою якого в клітини подаються нутрієнти. У високих дерев біологічно активні елементи за рахунок осмотичного тиску піднімаються на висоту до декількох десятків метрів. Гранична висота рослин у земних умовах визначається в тому числі і показниками, які характеризують осмотичний тиск.

Ґрунтовна волога разом з поживними речовинами подається в рослини завдяки осмотичним і капілярним явищам. Осмотичний тиск у рослинах може досягати 1,5 мПа. Нижчі показники тиску мають коріння рослин. Збільшення осмотичного тиску від коріння до листя надзвичайно важливо для руху соків по рослині.


Осмос регулює подачу води в клітини і міжклітинні структури. Завдяки осмотичному тиску зберігається цілком певна форма органів.

Біологічні рідини людини - це водні розчини низькомолекулярних і високомолекулярних сполук, полісахаридів, білків, нуклеїнових кислот. Осмотичний тиск у системі визначається сукупною дією цих компонентів.

 До біологічних рідин належать:

  • лімфа; 
  • кров;
  • тканинні рідини.

 При медичних процедурах слід використовувати розчини, які містять ті ж компоненти, які включені до складу крові. І в тих же кількостях. Розчини такого типу знайшли широке застосування в хірургії. Однак у кров людини або тварин у значних кількостях можна вводити лише ізотонічні розчини, тобто ті, які досягли рівноваги.

При 37 градусах Цельсія осмотичний тиск людської крові становить приблизно 780 кПа, що відповідає 7,7 атм. Допустимі і нешкідливі коливання осмотичного тиску несуттєві і навіть у разі важкої патології не перевищують деяких мінімальних значень. Пояснюється це тим, що організм людини характеризується гомеостазом - сталістю фізичних і хімічних показників, що впливають на життєдіяльність.


Осмос широко застосовується в медичній практиці. У хірургії давно і успішно використовують гіпертонічні пов 'язки. Змочена в гіпертонічному розчині марля допомагає справлятися з гнійними ранами. Відповідно до закону осмосу рідина з рани прямує назовні. У результаті рана постійно очищається від продуктів розпаду.

Гарним прикладом "осмотичного приладу" можуть служити нирки людини і тварин. У цей орган з крові надходять продукти обміну. У сечу з нирок за допомогою осмосу проникає вода і найдрібніші іони, які повертаються через мембрану в кров.