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삼투압

Osmosis
그 외의 용도는, 「삼투」(동음이의)를 참조해 주세요.
반투과성 막 위에 삼투과하는 과정입니다.파란색 점은 삼투압 구배를 일으키는 입자를 나타냅니다.

한selectively-permeable 막을 통하여 높은 수분 퍼텐셜( 낮은 용질 농도의 지역)의 지역 낮은 수분 퍼텐셜(더 높은 용질 농도의 지역)[2]의 졸 동등하게 하는 경향이 있는 방향으로 영역으로 삼투(/ɒzˈmoʊsɪs/, 미국 또한 /ɒs-/)[1]이 자연 순 운동이나 용매 분자 확산.ute co양쪽에 [3][4][5]ncention이 있습니다.또한 용제가 선택적으로 투과되는 막(용매에는 투과되지만 용매에는 투과되지 않음)을 통과하여 서로 다른 [6][7]농도의 두 용액을 분리하는 물리적 과정을 설명하는 데 사용될 수 있다.삼투는 일을 [8]하게 할 수 있다.삼투압은 용제의 순이동이 막에서 발생하지 않도록 가해야 하는 외부 압력으로 정의됩니다.삼투압은 콜로게이트 특성으로 삼투압이 용질의 몰 농도에 따라 달라지지만 그 정체성에 따라 달라지는 것을 의미합니다.

삼투압은 생물학적 막이 반투과성이기 때문에 생물학적 시스템에서 필수적인 과정이다.일반적으로 이러한 막은 이온, 단백질, 다당류 같은 크고 극성 분자에 대해서는 투과성이 없으며, 지질과 같은 비극성 또는 소수성 분자와 산소, 이산화탄소, 질소 및 일산화질소와 같은 작은 분자에 대해서도 투과성이 있습니다.투과성은 용질 크기뿐만 아니라 용해도, 전하 또는 화학 작용에 따라 달라집니다.물 분자는 아쿠아포린(촉진 확산 및 이온 채널을 담당하는 단백질과 유사한 작은 막 투과 단백질)을 통해 인지질 이중층을 가로질러 확산함으로써 플라즈마막, 톤플라스막(vacuole) 또는 오르가넬막을 통과합니다.삼투압은 물을 세포로 운반하고 세포 밖으로 운반하는 주요 수단을 제공한다.세포의 팽압은 세포 내부와 상대적으로 저혈압 환경 사이의 세포막을 가로지르는 삼투압에 의해 크게 유지됩니다.

역사

듀트로셰가 발명한 '내시경'

고대부터 이집트 [9]피라미드의 건설과 같은 어떤 종류의 삼투압 흐름이 관찰되어 왔다.Jean-Antoine Nollet은 1748년에 [10]처음으로 삼투압의 관찰을 기록했다.The word "osmosis" descends from the words "endosmose" and "exosmose", which were coined by French physician René Joachim Henri Dutrochet (1776–1847) from the Greek words ἔνδον (éndon "within"), ἔξω (éxō "outer, external"), and ὠσμός (ōsmós "push, impulsion").[11]1867년 모리츠 트라우베는 고도로 선택적인 [9]침전막을 발명하여 삼투압의 측정 기술과 기술을 발전시켰다.

묘사

삼투압은 용제가 반투과성 막을 가로질러 더 높은 농도의 용질을 향해 이동하는 것이다.생물학적 시스템에서 용제는 일반적으로 물이지만, 다른 액체, 초임계 액체, 심지어 기체에서도 [12][13]삼투가 발생할 수 있습니다.

세포가 물에 잠길 때, 물 분자는 용질 농도가 낮은 영역에서 용질 농도가 높은 영역으로 세포막을 통과합니다.예를 들어, 만약 세포가 소금물에 잠기면, 물 분자는 세포 밖으로 이동합니다.만약 세포가 담수에 잠기면, 물 분자는 세포 안으로 이동한다.

반투과성 막을 통과하는 물

막이 양쪽에 순수한 물의 부피를 가지고 있을 때, 물 분자는 정확히 같은 속도로 각 방향으로 들어오고 나간다.그 막을 통한 물의 순 흐름은 없다.

고염 용액에 감자 슬라이스를 첨가하면 삼투가 나타날 수 있다.감자 내부의 물이 용액으로 이동하면서 감자를 수축시키고 '토르압'을 잃는다.소금 용액이 농축될수록 감자 조각의 크기와 무게의 손실이 커진다.

화학 정원은 무기 화학에서 삼투의 효과를 보여준다.

메커니즘

삼투현상을 일으키는 메커니즘은 생물학 및 화학 교재에서 일반적으로 용질에 의한 물의 희석(막의 높은 용질 농도 쪽에 물의 낮은 농도를 초래하고 따라서 농도 구배를 따라 물의 확산) 또는 용질의 물에 대한 흡인력에 의해 표현되어 왔다.r(막의 높은 용질 농도 쪽 유량이 적은 물에서 발생하므로 용질 쪽으로 물의 순 이동).이 두 가지 개념은 모두 결정적으로 반박되었다.

삼투압의 확산 모델은 삼투압이 물을 막을 가로질러 더 높은 농도의 물로 몰고 [14]갈 수 있다는 사실에 의해 방어할 수 없게 된다."결합된 물" 모델은 삼투압이 용질 분자의 크기(콜리제이션[15] 특성)나 친수성(hydrophy)과는 무관하다는 사실에 의해 반박된다.

기계적 또는 열역학적 설명 없이 삼투현상을 묘사하는 것은 어렵지만, 근본적으로 용질과 물 사이에는 자유 용질 분자가 가하는 압력에 대항하는 상호작용이 있습니다.주목해야 할 한 가지 사실은 주변의 열이 기계적 에너지로 전환될 수 있다는 것입니다(물 상승).

많은 열역학적 설명은 화학적 전위의 개념과 높은 압력과 화학적 전위가 변하지 않도록 역작용하는 용질의 존재로 인해 용액 쪽의 물의 기능이 순수한 물과 어떻게 다른지에 대한 개념으로 들어간다.바이럴 정리는 분자 사이의 흡인력이 압력을 감소시키고, 따라서 용액에서 물 분자가 서로에게 가하는 압력이 순수한 물보다 적으며, 압력이 [15]평형에 이를 때까지 순수한 물이 용액을 "강제"할 수 있도록 한다는 것을 보여준다.

생물에서의 역할

혈액세포에 대한 다양한 용액의 영향
적혈구 삼투압 마이크로그래프(RBC)
다른 환경에 세포를 심습니다.

삼투압은 많은 식물에서 주요 지지제이다.물의 삼투압 유입은 세포벽에 가해지는 팽압을 상승시켜 삼투압과 같아져 안정된 상태를 만든다.

식물세포가 세포질에 상대적인 초강장 용액에 놓이면, 물은 세포 밖으로 이동하고 세포는 수축한다.이렇게 하면 셀이 느슨해진다.극단적인 경우 세포는 플라스마 용해됩니다. 즉, 세포막은 수압 부족으로 인해 세포벽과 분리됩니다.

식물 세포가 세포질에 대해 저혈압인 용액에 놓이면 물이 세포 안으로 이동하고 세포는 부풀어 터기드가 된다.

삼투는 식물의 뿌리가 흙에서 물을 끌어오는 능력에 책임이 있다.식물은 활발한 수송을 통해 뿌리 세포에 용질을 농축하고, 물은 삼투작용을 통해 뿌리로 들어간다.삼투는 또한 보호세포의 움직임을 조절하는 역할을 한다.

특이한 환경에서 삼투는 유기체에 매우 해로울 수 있다.예를 들어 민물이나 바닷물 관상어는 적응한 물과는 다른 염도를 가진 물에 놓아두면 금방 죽고, 바닷물고기의 경우 극적으로 죽는다.해로운 삼투압 효과의 또 다른 예는 거머리와 민달팽이를 죽이기 위해 식탁용 소금을 사용하는 것이다.

동물이나 식물 세포가 물에 있는 설탕이나 소금 용액에 놓여 있다고 가정합니다.

  • 만약 배지가 세포질에 대해 저혈압이라면, 세포는 삼투압을 통해 물을 얻을 것이다.
  • 배지가 등방성이면 세포막을 가로지르는 물의 순이동은 없습니다.
  • 만약 배지가 세포질에 대해 고강장이라면, 세포는 삼투압에 의해 수분을 잃게 될 것이다.

즉, 셀을 자기보다 높은 용질농도를 가진 용액에 넣으면 오그라들고, 자기보다 낮은 용질농도를 가진 용액에 넣으면 셀이 부풀어오르고 심지어 터질 수도 있다.

요인들

삼투압

주요 기사:삼투압

저용질 농도 영역에 비해 고용질 농도 영역의 압력을 높임으로써 삼투압에 대항할 수 있다.물(또는 다른 고액체 용액)이 선택적으로 투과성 막을 통과하여 더 높은 농도의 용액으로 들어가는 것을 방지하기 위해 필요한 단위 면적당 힘(또는 압력)은 용액 또는 팽압의 삼투압과 같다.삼투압은 용질의 농도에 따라 특성이 달라지지만 내용물이나 화학적 동일성에 따라 달라지는 것을 의미합니다.

삼투압 경사

삼투압 구배는 반투과성 막의 양쪽에 있는 두 용액의 농도 차이이며 용액에 용해된 특정 입자의 농도 비율 차이를 구별하기 위해 사용된다.

보통 삼투압 구배는 두 용액 사이에 물이 퍼질 수 있는 반투과성 막이 있는 용액을 하이퍼토닉 용액(높은 농도의 용액)으로 비교할 때 사용된다.결국, 반투과성 막의 하이퍼토닉 쪽에 있는 물기둥의 힘은 저혈압(낮은 농도의 쪽) 쪽에 있는 확산의 힘과 같아져 평형을 만들 것입니다.평형에 도달하면 물은 계속 흐르지만, 힘은 물론 양쪽으로 흐르기 때문에 용액이 안정된다.

변화

역삼투

주요 기사:역삼투

역삼투압은 용질을 한쪽에 유지하는 반투과성 막을 통해 용매를 강제로 통과시키고 순수한 용매를 다른 한쪽으로 통과시키는 분리 과정으로, 과도한 압력을 가함으로써 용질 농도가 높은 영역에서 낮은 영역으로 용질 농도가 높은 영역으로 강제합니다.삼투압을 사용해요

전방 삼투

주요 기사:전방 삼투

삼투압은 불필요한 용질을 포함한 용액에서 물을 분리하기 위해 직접 사용될 수 있다.급액보다 높은 삼투압의 '급액'을 사용하여 반투과성 막을 통해 순유동을 유도하고, 급액이 희석됨에 따라 농축되도록 한다.희석된 그리기 용액은 (포도당과 같은 섭취 가능한 용질처럼) 직접 사용하거나 그리기 용질 제거를 위해 2차 분리 프로세스로 보낼 수 있습니다.이 2차 분리는 사용된 흡입 용질 및 처리된 급수에 따라 역삼투 프로세스보다 더 효율적일 수 있습니다.전방 침투는 담수화, 정수, 수처리, 식품 가공 및 기타 연구 분야에 응용하는 데 초점을 맞춘 지속적인 연구 분야입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Jones, Daniel (2011). Roach, Peter; Setter, Jane; Esling, John (eds.). Cambridge English Pronouncing Dictionary (18th ed.). Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-15255-6.
  2. ^ "Osmosis A Level Notes".{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  3. ^ "Osmosis". Oxford English Dictionary (Online ed.). Oxford University Press. (가입 또는 참여기관 회원가입 필요)
  4. ^ 온라인 브리태니커 백과사전
  5. ^ Haynie, Donald T. (2001). Biological Thermodynamics. Cambridge: Cambridge University Press. pp. 130–136. ISBN 978-0-521-79549-4.
  6. ^ Waugh, A.; Grant, A. (2007). Anatomy and Physiology in Health and Illness. Edinburgh: Elsevier. pp. 25–26. ISBN 978-0-443-10101-4.
  7. ^ Wayback Machine에서 2008년 2월 22일 Osmosis 아카이브 완료.함부르크 대학교최종 변경일 : 2003년7월 31일
  8. ^ "Statkraft to build the world's first prototype osmotic power plant". Statkraft. 3 October 2007. Archived from the original on 27 February 2009.
  9. ^ a b Hammel, H.T.; Scholander, P.F. (1976년)삼투압입의 메커니즘에 관한 관점: 삼투압과 인장용매.스프링거-벨라그, 베를린, 하이델베르크, 뉴욕링크를 클릭합니다.
  10. ^ L'Abbé Nollet (1748년 6월) "리퀴드(Lecherches surles causes du bouillannement des liquides)" (액체의 끓는 원인에 대한 조사) Mématique et de Physical, tires de l'Academémie Royale des Sciences de l'annes de léciences de lées de lées de l'48, 특히 101쪽.Mémoire (1748)는 1752년에 출판되었고 10페이지에서 19페이지에 걸쳐 놀레의 기사를 요약한 Histoire de l' Academie Royale des Sciences Année 1748에 인쇄되었다.

    원본 텍스트:Avant que 드 finir는 ceMémoire, 제주 crois devoir rendre compte d'un fait que 제주dois 에 hasard,&parut 나 quid'abord. 깨지singulier 쭉 펼쳐져 j'en avoisunefiole cylindrique,longue 드 cinq pouces,&d'un pouce 드 diamètreou environ, &,l'ayant couverte d'un morceau 드 vessie mouillée&rempli ficeléeau 콜(vaisseau, je. l'avois plongéedans un grand baser plein d'eau, afin détre s'r qu'l ne rentr aucun air dans l'esprit de vin.아우 bout 드 cinq ou 6heures, 제주 fus tout surpris 드 예비 que 라fiole étoit 플러스pleinequ'au 순간 드 아들 몰입, quoiqu'elle 르fût 그러면autant queses bordspouvoient는 permettre, 라 vessie qui lui servoit 드 bouchon,étoit devenue convexe&시 tendue, qu'en 라 piquant avec une épingle, ilsortitun 제트 드 리큐르 qui s'éleva 아 p.lus둔 피에 드 오뚜르

    번역: 이 회고록을 완성하기 전에, 우연히 일어난 사건을 보고해야 한다고 생각합니다.처음에는 이상하게 느껴졌습니다…저는 길이 5인치, 지름 1인치 정도의 원통형 병에 물을 채우고 나서, 병에 담겼습니다.공기가 알코올을 재흡입하지 않도록 물이 가득 담긴 큰 그릇을 준비한다.5, 6시간 후에, 비록 그것의 옆구리가 허용하는 범위까지 채워져 있었지만, 나는 그 병에 담그는 순간보다 더 가득 찬 것을 보고 매우 놀랐습니다; 그것의 뚜껑 역할을 했던 방광은 부풀어 올랐고 바늘로 찌르자, 푸우보다 더 많이 솟아오른 알코올 분출이 있었습니다.허벅지.
  11. ^ 삼투압의 어원:
    • 앙리 뒤트로셰, L'Agent Immédiat du Movement Vital Dévoilé dans sa Nature et dans son Mode d'Action chez les Végétaux et chez les Animaux [식물 및 동물에서 나타나는 살아있는 움직임의 직접 에이전트, 성질 및 행동 모드] (프랑스:덴투, 1826), 페이지 115 및 126.
    • 중간 단어 "osmose"와 "osmotic"은 스코틀랜드의 화학자 토마스 그레이엄에 의해 만들어졌습니다.참조: 토마스 그레이엄(1854) 「VII. 베이커 강의 – 삼투압력에 대하여,"왕립학회 철학적 거래 (런던), vol. 144, 페이지 177–288; 특히 페이지 177, 178 및 227을 참조하십시오.다음 항목도 참조하십시오.토마스 그레이엄과 헨리 와츠, 화학 요소: 제2판 (런던, 영국:Hippolyte Bailliere, 1858), 제2권, 페이지 616.
    • "삼투압"이라는 단어는 "자베즈 호그", "현미경: 그 역사, 건설, 응용..., 제6판 (런던, 영국:조지 루트리지와 아들들, 1867), 페이지 226.
    • "삼투압"이라는 단어의 어원은 다음과 같다.
  12. ^ Kramer, Eric; David Myers (2013). "Osmosis is not driven by water dilution". Trends in Plant Science. 18 (4): 195–197. doi:10.1016/j.tplants.2012.12.001. PMID 23298880.
  13. ^ Kramer, Eric; David Myers (2012). "Five popular misconceptions of osmosis". American Journal of Physics. 80 (694): 694–699. Bibcode:2012AmJPh..80..694K. doi:10.1119/1.4722325.
  14. ^ Kosinski, R. J.; C. K. Morlok (2008). "Challenging misconceptions about osmosis". Association for Biology Laboratory Education. 30: 63–87.
  15. ^ a b Borg, Frank (2003). "What is osmosis? Explanation and understanding of a physical phenomenon". arXiv:physics/0305011.

외부 링크

무료 사전인 Wiktionary에서 삼투압을 찾아보세요.
Wikibook School Science에는 삼투시연이라는 페이지가 있습니다.
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