#физика

Воткнём в картофелину тонкую стеклянную трубочку, заделаем место стыка и зальём в трубочку крепкий раствор поваренной соли. Через сутки уровень раствора заметно повысился — картофелина работает как своеобразный насос. Первый подобный опыт описал в 1748 году аббат Жан-Антуан Нолле. По легенде он погрузил бычий пузырь с вином в воду, чтобы охладить его, а через несколько часов с удивлением обнаружил, что вода просочилась сквозь стенки, и пузырь раздулся. На самом же деле Нолле исследовал причины испарения и кипения жидкостей и экспериментировал в своей лаборатории с чистым спиртом.

Во всех таких опытах происходит одно и то же — вода просачивается туда, где высока концентрация растворённого вещества, и разбавляет раствор. Такой процесс называется осмосом, и мы уже рассказывали о его роли в весеннем движении берёзового сока. Но значение осмоса гораздо шире — без него не было бы самой жизни, ведь клетки всех живых существ представляют собой крошечные осмотические мешочки. В нашем организме главным осмотическим органом являются почки, они сначала фильтруют плазму крови, а затем возвращают чистую воду и полезные вещества обратно в кровь.

Осмотическое просачивание происходит через стенки живых клеток, бычий пузырь или обычную целлофановую плёнку. Молекулы воды через такие полупроницаемые мембраны проходят свободно, а более крупные частицы растворённого вещества пройти не могут. Концентрация молекул воды в растворе меньше, чем в чистой воде, поэтому поток молекул из чистой воды в раствор оказывается чуть больше обратного потока, и в результате получается одностороннее осмотическое просачивание воды, создающее в растворе повышенное давление.

Это давление впервые рассчитал голландский физико-химик Хенрик Вант-Гофф с помощью термодинамического мысленного эксперимента. Вант-Гофф учёл, что равновесие должно установиться не только между раствором и чистым растворителем, но и между их насыщенными парами. Давление насыщенных паров над раствором меньше, чем над чистым растворителем, и зависимость этого уменьшения давления от концентрации растворённого вещества описывается законом Рауля. В итоге Вант-Гофф получил удивительно простую формулу для осмотического давления в слабых растворах: такое давление создавал бы идеальный газ, состоящий из молекул растворённого вещества. Но как такое возможно — ведь эти молекулы со всех сторон окружены молекулами растворителя, и никакого газа на самом деле нет?!

С этим мы и разбираемся в нашем новом ролике «Как работает осмос». А ещё вы узнаете из него, как очищают воду с помощью обратного осмоса, зачем нужен изотонический раствор и многое другое. Смотрите, экспериментируйте и размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть выпуск «Как работает осмос» на удобной для вас платформе.

[Поддержите нас]