ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ
Спасибо нашим инвесторам из казино онлайн
ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ
, давление, производимое молекулами растворенного вещества на полупроницаемые стенки сосуда^ Теория О. д. Если чистая вода и какой-либо раствор разделены перегородкой, задерживающей растворённые молекулы, ю> пропускающей воду, то последняя начинает проходить через такую полупроницаемую мембрану. Если раствор находится в замкнутом сосуде, то вхождение воды внутрь (эндосмос) создает в таком сосуде повышенное давление, прекращающее дальнейшее проникновение воды. Это гидростатическое давление, уравновешивающее стремление воды проникать в раствор, называется осмотическим давлением раствора. Оно может быть измерено при помощи манометра, соединенного с внутренним сосудом (см. рисунок). Соответствующий прибор получил название осмометра. В качестве полупроницаемой мембраны осмометра Дютроше (Dutrochet) применял различные животные перепонки. Однако эти мембраны были проницаемы и для растворенных веществ. Значительно более совершенные искусственные полупроницаемые мембраны, задерживающие большинство растворенных веществ, построил М. Траубе (М. Traube). Он заметил, что при соприкосновении двух веществ, образующих при своем взаимодействии нерастворимый осадок, последний во многих случаях располагается на ■^Htrt] h>Q границе между ними t-cpK^B виде тончайшей пограничной пленки. Из различных осадочных мембран наибольшее применение для дальнейших опытов полу-» чила пленка из желе-зистосинеродистой меди [Cu2Fe(CN)e], возникающая при соприкосновении железистоси – ________________3- неродистого калия и i& какой-либб медной со – ли. Ею задерживается большинство растворенных солей, между тем как вода проходит сквозь нее с весьма значительной скоростью. Чтобы придать мембране достаточную прочность и устойчивость, Пфеф-фер (Pfeffer) воспользовался сосудами из необожженной рлины (обычно применяемыми для гальванических Элементов). Действуя на них с противоположных сторон растворами медного купороса и железисто-синеродистого калия, он достигал отлЪже-ния осадка в толще пористой стенки глиняного сосуда или у ее внутренней поверхности. Измерения Пфеффера показали, что между концентрацией растворенного вещества и производимым им О. д. существует прямая пропорциональность. Так напр. в 1%-ном растворе тростникового сахара О. д. оказалось равным 53,5
см
ртутного столба, в 6 %-ном растворе оно было приблизительно в 6 раз выше (307,5
см).
Замечательная аналогия между О. д. растворов и газовым давлением была установлена вант Гоффом (van’t Hoff); она легла в основу разработанной им теории растворов. О. д. растворов может быть вычислено по уравнению состояния идеального газа:
pv^RT,
где
R
—газовая константа—равна ■0,0821 л/атм. Однако для всех электролитов теоретическое значение больше экспериментального. Их отношение
(Ризм.’. Рвич.)
получило название «изотонического коефи-диента» (г). Это расхождение между результатами измерения и теоретическим расчетом получило свое разрешение в теории электролитической диссоциации (см.
Диссоциация электролитическая).
На концентрирование раствора при эндосмотическом всасывании воды нужно затратить такую же работу, как на соответствующее сжатие газа. В обоих слу чаях величина этой работы зависит от cqot» ношения давления в начале и в конце про» щесса. Если рх обозначает О. д. исходного раствора,
р3
—конечного, то осмотическая работа равна:
A = RT
In —. О. д. производят только те молекулы, для к-рых мембрана, пропускающая растворитель, непроницаема. Молекулы, свободно проходящие через мембрану, должны достигать по обе стороны от нее приблизительно одинаковой концентрации, вследствие чего их О. д. делается •равным нулю. Благодаря этому мембраны, непроницаемые только для одной какой-либо группы растворенных веществ, позволяют измерять в смеси их парциальное О. д. Так напр. коллоидные мембраны (напр. коллодйевая пленка), свободно пропускающие, все кристаллоиды, но задерживающие большинство коллоидов, позволяют измерять О. д. последних, к-рое весьма мало. Поэтому О. д. коллоидов (онкотическое давление) может быть точно измерено только в том случае, если указанным способом элиминировано О. д.-содержащихся в том же растворе кристаллоидов. Вместе с тем коллоидальное О. д. отличается крайним непостоянством, крайне сильной зависимостью от содержащихся в растворе электролитов; Последние могут во-первых изменять чсте. г пень дисперсности коллоидов, а тем самым и количество осмотически деятельных частиц. Еще более сильное влияние оказывают •электролиты в силу наступ
ающего между ними и коллоидами мембранного равновесия Доннана(см.
Доннана равщвесие).
В живом организме существует два типа полупроницаемых мембран. Представителем одного может служить клеточная оболочка, задерживающая большинство растворенных веществ, вследствие чего живая клетка—■ тсак растительная, так и животная—представляет Для них настоящую осмотическую ячейку. Совершенно другими свойствами обладают такие перегородки, как эндотелиаль-ная стенка кровеносных капиляров, отделяющая кровь от тканевой лимфы, или же стенка почечных клубочков, сквозь к-рую отфильтровывается моча. Свободно пропуская растворенные в воде кристаллоиды, они задерживают только коллоидные вещества. Методы измерения О. д. Осмометр представляет наиболее точный прибор для измерения О. д. раствора – Однако он позволяет точно измерять О. д. только тех растворенных веществ, для которых его мембрана непройицаема. Это крайне ограничивает область применения осмометра. В действительности не существует совершенно полупроницаемых мембран, т. е. таких мембран, которые свободно пропускали бы воду, задерживая все растворенные в ней вещества. Поэтому осмометр не может дать полного О. д. раствора любых веществ и для определения последнего приходится прибегать к другим, косвенным методам измерения. Эти косвен – \ ные методы основаны на зависимости, существующей между концентрацией раствора и давлением (или «упругостью») его насыщенного пара. Раствор имеет меньшую упругость пара, чем чистый растворитель. Как показал теоретически вант Гофф, это понижение упругости пара, производимое растворенным веществом, пропорционально его О. д. Понижением упругости пара можно поэтому воспользоваться для измерения О. д.* Если в замкнутом пространстве находятся два водных раствора, то в том из них, к-рый имеет большую упругость пара, вода испаряется, конденсируясь во втором растворе. На этом основан метод Барджера (Barger), впоследствии видоизмененный Растом (Rast). Он представляет то существенное для биол. целей преимущество, что, измерение производится при обычных’температурах и требуются очень небольшие количества жидкости. В серию – капилярных трубок вносят по капле исследуемой жидкости вместе с каплей второго, раствора заранее известной и последовательно изменяющейся концентрации. Воздух играет здесь роль полупроницаемой перегородки, задерживающей растворенные вещества, но пропускающей воду (в состоянии пара) от гипо – к гипертоническому раствору. Отсутствие изменения объема капель (устанавливаемое под микрог скопом) служит показателем, изотонии ис-’следуемой жидкости с примененным для сравнения раствором. Метод эбуллиоскопический, основанный на повышении t° кипения, пропорциональном понижению упругости пара раствора, не пригоден для биол, целей, так как находящиеся в организме жидкости содержат белки и другие коллоиды, коагулирующие и изменяющиеся при кипячении. Криоскопический метод—определение О. д. по, точке замерзания раствора
(см~. Криоскопия)—
применяется не только для исследования различных биол. жидкостей (крови. мочи), но даже и для определения О1, д., господствующего внутри живых клеток и тканей. С этой целью измеряют депрессию (понижение точки замерзания) сока, полученного из различных тканей путем их из-мел^ения, раздавливания й отжимания под Бухнеро^ским1 прессом. Чтобы избежать посмертных хим. изменений, легко наступающих при такой обработке, предварительна подвергают (Fredericq) исследуемую ткань быстрому нагреванию. чтобысразу разрушить тканевые ферменты и остановить их действие, или же останавливают ферментативную деятельность : быстрым охлаждением—погружением ткани в жидкий воздух. Чтобы избежать возможных ошибок, связанных с приготовлением тканевого сока, были предприняты опыты криоскопии целых тканей и органов, t° замерзания к-рых измеряли при помощи термоэлектрической иглы. Ко такие измерения оказываются не более надежными вследствие того, что живые ткани замерзают обычно при очень сильном переохлаждении, которое, как показали опыты Бахметьева, может достигать 10° (только после выделения первых кристалликов льда t° скачкообразно поднимается, приближаясь к точке замерзания раствора). При таких условиях определение истинной точки замерзания. делается крайне неточ-ным. Вследетвие указанных недостатков физ. методов большое значение при измерении О. д. клеточного содержимого приобретают биол. методы. Они основаны на том обстоятельстве, что, клеточная оболочка представляет весьма совершенную п