Osmotický tlak
Obsah |
upravit Osmóza
Uvažujme nádobu rozdělenou na dvě části membránou. Každá část je naplněná roztokem, přičemž oba roztoky se liší koncentrací rozpuštěných látek, mají však stejné rozpouštědlo. Předpokládejme, že membrána, která je odděluje, je propustná pro rozpouštědlo, nikoliv však pro rozpuštěné látky (polopropustná čili semipermeabilní membrána).
Na polopropustné membráně začně probíhat osmóza – rozpouštědlo bude pronikat membránou z méně koncentrovaného roztoku do koncentrovanějšího. Pokud proti tomuto ději nepůsobí žádný jiný děj, bude osmóza probíhat tak dlouho, dokud se koncentrace obou roztoků nevyrovnají.
Podrobnější informace naleznete na stránce Osmóza. upravit Osmotický tlak
Představme si nyní, že pokus popsaný v předchozím oddíle upravíme: nádoba, ve které budou oba roztoky, bude shora otevřená a na začátku budou mít oba roztoky hladinu stejně vysoko. V průběhu osmózy bude přecházet rozpouštědlo ze zředěnějšího roztoku do koncentrovanějšího, hladina prvního proto bude klesat, hladina koncentrovanějšího stoupat. Tím vzniká rozdíl hydrostatických tlaků, který působí opačným směrem než osmóza. V určité chvíli bude dosaženo rovnováhy, další změny již nebudou pozorovatelné. Rozdíl hydrostatických tlaků pak odpovídá rozdílu osmotických tlaků, který vyvolává osmotické děje.
Osmotický tlak je úměrný celkové koncentraci všech rozpuštěných částic. Platí Π = c · R · T kde Π je osmotický tlak c je celková koncentrace všech rozpuštěných částic v roztoku T je termodynamická teplota R je univerzální plynová konstanta.
Všimněte si, že vztah pro osmotický tlak je prakticky totožný jako výpočet tlaku ideálního plynu. Uvažujeme-li totiž ideální roztok, můžeme si představit, že rozpuštěné částice se v roztoku chovají stejně jako částice plynu. Celkový objem roztoku jim vymezuje prostor, v němž se mohou pohybovat, odpovídají tedy objemu pomyslného plynu. Pokud roztok zředíme, tento objem se zvětší a tlak se sníží. A obráceně, koncentrovanější roztok bude mít vyšší osmotický tlak, neboť stejný počet částic zaujímá menší objem.
Popsané osmotické děje pak „pohání“ rozdíl osmotických tlaků. Částice v koncentrovanějším roztoku (roztoku o větším osmotickém tlaku) mají tendenci více expandovat, stejně jako by měl tendenci více expandovat stlačenější plyn. Roztok může expandovat tak, že do sebe „natáhne“ další rozpouštědlo.
upravit Význam pro živý organismus
Cytoplazmatická membrána je semipermeabilní. Pokud budou osmotické tlaky v intracelulárním a extracelulárním prostoru rozdílné, začně probíhat osmóza, tj. přes plazmatickou membránu bude přecházet voda do/z buňky. Jestliže bude osmotický tlak extracelulárního prostředí vyšší než intracelulární osmotický tlak, bude voda vystupovat ven z buňky, buněčný objem se bude snižovat a buňka se bude smršťovat. V obráceném případě, tj. když osmotický tlak extracelulárního prostředí bude nižší než intracelulárního, se bude buňka naopak zvětšovat a snadno může dojít k jejímu prasknutí (osmotická lýza).
Osmotický tlak tělesných tekutin se proto udržuje v poměrně úzkém prostředí. Srovnáváme-li osmotický tlak dvou prostředí, označujeme jako hypertonický roztok s vyšším osmotickým tlakem, jako hypotonický roztok s nižším osmotickým tlakem, popřípadě říkáme, že dva roztoky jsou izotonické, mají-li stejný osmotický tlak. V praxi často srovnáváme osmotický tlak s krevní plasmou; pokud tedy např. o injekčním roztoku řekneme, že je hypertonický, myslíme tím, že jeho osmotický tlak je výrazně vyšší než osmotický tlak krevní plasmy.
upravit Osmolalita a osmolarita
V praxi by bylo málo pohodlné pracovat přímo s osmotickým tlakem, snažší je porovnávat celkové koncentrace rozpuštěných (osmoticky aktivních) částic. Celková látková koncentrace osmoticky aktivních částic v mol/l (tj. celková molarita roztoku) se označuje jako osmolarita. Vztáhneme-li počet částic místo objemu na hmotnost roztoku (tj. uvedeme koncentraci v mol/kg, počítáme celkovou molalitu roztoku), obdržíme osmolalitu. Ve většině situací je rozdíl mezi osmolalitou a osmolaritou málo významný.
Krevní plazma má osmolalitu přibližně 300 mmol/kg. Jak již bylo uvedeno, s touto hodnotou většinou srovnáváme osmolalitu jiných roztoků.
Podrobnější informace naleznete na stránce Osmolalita. Podrobnější informace naleznete na stránce Osmolarita. upravit Onkotický tlak
Mnohdy je účelné z celkového osmotického tlaku tělesných tekutin vyčlenit podíl, kterým k němu přispívají rozpuštěné bílkoviny. Tuto část označujeme jako onkotický tlak. Množství bílkovin v tělesných tekutinách se mění pomaleji, než např. koncentrace iontů, bílkoviny obecně méně snadno přestupují přes membrány atd.
Podrobnější informace naleznete na stránce Onkotický tlak.
