Практичне значення осмосу

Осмос має велике значення в життєдіяльності рослинних і тваринних організмів. Відомо, що всі біологічні тканини складаються з клітин. Кожна клітина має оболонку, в середині її знаходиться рідина, що являє собою розчин різних речовин у воді. Оболонка клітини напівпроникна і через неї досить легко проходить вода.

Іони електролітів і молекули інших речовин оболонка пропускає дуже вибірково. Якщо клітину, наприклад, дріжджову, помістити в дистильовану воду, то в результаті односторонньої дифузії води в клітину (осмос) вона буде набухати і стане пружною і еластичною. В деяких випадках надлишкова кількість поглинутої клітиною води може привести до розриву оболонки і загибелі клітини.

Тиском, який зумовлений проникнутою в клітини водою, пояснюється пружність тканин рослин, їх плодів, листя, стеблин, пелюстків. Осмотичний тиск в клітинах стиглих плодів і овочів коливається від 0,49 до 0,98 МПа.

В різних рослинах в результаті випаровування води об'єм внутрішньоклітинної рідини зменшується, знижується тиск і рослина в'яне. Зволоження рослин, занурення їх у воду викликає осмос і знову надає тканинам пружності.

В концентрованих розчинах іде дифузія води з клітин в розчин, бо осмотичний тиск зовнішнього розчину більший, ніж тиск всередині клітини. Втрата води веде до зменшення об'єму клітини (її зморщування), порушується нормальне протікання фізичних і хімічних процесів в ній. Це явище називається плазмолізом. При цьому осмотичний тиск зовнішнього розчину вищий, ніж у клітині, і такий розчин називається гіпертонічним.

Якщо ж занурити клітину в розчин, концентрація якого буде менше концентрації клітинного соку, то відбудеться всмоктування води в клітину. Об’єм клітини збільшиться і клітина перейде у стан напруги (тургора). Це явище пояснюється більш низьким осмотичним тиском зовнішнього розчину, який називають гіпотонічним.

Рис. 8. Клітина рослини в нормальному стані (тургор) (а)

і в гіпертонічному розчині (плазмоліз) (б).

Плазмоліз має велике значення при консервуванні овочів і плодів в розчинах повареної солі або сахарози. При солінні або заквашуванні овочів поварена сіль служить консервуючим агентом.

Розчин солі (5-7%) затримує розвиток більшості мікроорганізмів, бо викликає у них плазмоліз. Але головне призначення кухонної солі полягає в тому, що вона викликає плазмоліз рослинних клітин, порушує напівпроникність клітинних оболонок. В результаті відбувається виділення кліткового соку, що містить цукор. Цей цукор служить основою для молочнокислого бродіння. Молочна кислота є антисептиком і подавляє діяльність інших мікроорганізмів. Крім того вона надає продукту специфічний смак.

При варінні плодів в концентрованому цукровому розчині

(приготування варення) рослинні клітини втрачають воду, тобто йде

плазмоліз. Якщо швидкість видалення води більша, ніж швидкість дифузії

цукру в плодову тканину, то плоди після варіння зморщуються і стають

твердими. Правильно вибраний режим варіння передбачає рівність

швидкостей цих процесів.

В такому випадку плоди зберігають свій початковий об'єм і вигляд.

Цукор не тільки надає продукту смакові якості і поживність, але й

є консервуючою речовиною. В концентрованому цукровому розчині з високим осмотичним тиском (34-54МПа) відбувається плазмоліз клітин майже всіх мікроорганізмів і вони втрачають свою життєздатність.

Можна підібрати розчин такої концентрації, що його осмотичний тиск

буде рівний осмотичному тиску внутрішньокліткової рідини. В такому

розчині стан клітини не змінюється.

Кров, лімфа та інші тканеві рідини людини і тварин мають

осмотичний тиск Р = 0,8Мпа або 7,7 атм. Такий самий тиск має 0,9% - вий розчин NaСl. Відносно крові він є ізотонічним і не викликає яких-небудь змін в клітинах. Такий розчин називається фізіологічним. Фізіологічний розчин часто служить основою для лікарських препаратів, що вводять в організм ін'єкцією.

Організм людини здатний підтримувати осмотичний тиск на постійному рівні. При зміні осмотичного тиску організм прагне відновити його. Так, при введенні в організм з їжею солі чи цукру осмотичний тиск змінюється, і щоб привести його в норму, з’являється відчуття спраги.

Якщо до розчину, що знаходиться в посудині з напівпроникними стінками, прикласти тиск більший, ніж його осмотичний тиск, то з розчину через напівпроникну перегородку буде витіснятися розчинник, а розчинена речовина залишиться в більш концентрованому розчині. Цей метод видалення розчинника одержав назву зворотного осмосу, або гіперфільтрації. Він досить перспективний для опріснення солоної морської води. Осмотичний тиск морської води складає приблизно 0,27 МПа. При більшому тиску з неї можна відфільтрувати чисту воду. В якості мембран для зворотного осмосу морської води використовують напівпроникні матеріали на основі целюлози, пористе скло і пористу кераміку.

Дата добавления: 2014-11-29