Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.

Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.
Осмос — это пример диффузии, при которой молекулы имеют тенденцию равномерно распределяться в пространстве. В отличие от диффузии, которая может происходить во всех средах (газе, жидкости и твердом теле), осмос происходит только в жидкостях и (очень часто) в газах.

Что такое осмос?

Осмос — это процесс, при котором растворители, такие как вода, переходят из раствора с более низкой концентрацией в раствор с более высокой концентрацией через полупроницаемую мембрану. Это пассивный процесс, а это значит, что он происходит без затрат энергии.

Но что такое полупроницаемая мембрана? Что ж, это своего рода барьер, через который проходят одни молекулы или вещества, но не другие.

Например, пластиковая пленка позволяет водяному пару и воздуху проходить через нее, но не пище или воде.

Точно так же мембраны клеток пропускают воду и определенные растворенные вещества (крошечные молекулы, растворенные в растворителе), блокируя при этом другие растворенные вещества.

Этот процесс был впервые задокументирован французским физиком Жаном-Антуаном Нолле в 1748 году. Более века спустя немецкий химик изобрел высокоселективные осаждающие мембраны, продвигая искусство и технику измерения осмотического потока.

Как это работает?

Осмос всегда пытается уравнять концентрацию по обе стороны мембраны. Поскольку растворенное вещество не может проходить через мембрану, перемещаться должен только растворитель (вода). По мере приближения к равновесию раствор становится более стабильным. Таким образом, осмос поддерживает законы термодинамики.

Виды осмоса

Обычно бывает два типа осмоса:

  • Эндосмос: когда клетка помещается в раствор с более высокой концентрацией воды, чем клетка, растворитель (например, вода) перемещается в клетку. Это заставляет клетку набухать или подвергаться деплазмолизу.
  • Экзосмос: когда клетка помещается в раствор, который имеет более высокую концентрацию растворенного вещества, чем клетка, растворитель выходит из клетки. Это приводит к тому, что клетка становится вялой или подвергается плазмолизу.

Чтобы лучше объяснить это явление, мы перечислили несколько очень хороших примеров осмоса, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни.

13. Изюм в воде

  • Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.
  • Тип: Эндосмос
  • Поскольку растворитель (чистая вода) входит в клетку изюма, это является примером эндосмоса.

12. Картофель в сахарном растворе

Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.

Тип: Экзосмос

Если положить картофель в сахарный раствор, он со временем сожмется. Это связано с тем, что в клетках картофеля концентрация воды намного выше, чем в растворе сахара, поэтому вода выходит из картофеля через его мембрану в раствор сахара.

Поскольку растворитель выходит из клеток картофеля и попадает в раствор сахара, пытаясь достичь равновесия, это пример экзосмоса.

11. Растения поглощают воду из почвы

Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.

Тип: Эндосмос

В то время как растения поглощают воду по всей своей поверхности (листья, стебли и корни), большая часть воды поглощается корневыми волосками. Эти корневые волоски действуют как полупроницаемый барьер, позволяя молекулам воды (растворителю) перемещаться от высокой концентрации (почва) к низкой концентрации (корни).

В результате корневые волосковые клетки становятся более набухшими, а их осмотическое давление (способность впитывать растворители) падает.

Затем молекулы воды перемещаются в трубки, называемые сосудами ксилемы, и транспортируются к листьям. Внутри клеток ксилемы молекулы воды оказывают сильное влияние друг на друга за счет водородных связей. Когда вода испаряется через устьица (крошечные поры на листьях), через клетки ксилемы корня выводится больше воды, чтобы заменить то, что было потеряно.

10. Соль на слизнях

Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.

Тип: Экзосмос

Соль и слизни плохо сочетаются. Вы когда-нибудь задумывались, почему соль убивает слизней и улиток? Влажная кожа слизняка действует как полупроницаемая мембрана. Высокая концентрация соли на коже слизняка вытягивает воду из его клеток посредством осмоса.

Вода выходит наружу, потому что это уравновешивает концентрацию соли между внешней и внутренней стороной кожи слизняка. Как и большинству других живых организмов, слизням для обслуживания нужна вода. А когда они теряют слишком много воды, они сморщиваются и умирают.

9. Красные кровяные тельца, помещенные в пресную воду

Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.

Тип: Эндосмос

Красные кровяные тельца придают крови характерный цвет и переносят кислород из легких в ткани. Эритроциты млекопитающих маленькие, круглые и двояковогнутые — они имеют форму гантели в профиль и имеют полупроницаемую клеточную мембрану.

При помещении в пресную воду вода попадает в клетки посредством осмоса, вызывая набухание клеток. Это происходит потому, что концентрация ионов и других растворенных частиц внутри эритроцита выше, чем вне его.

Количество воды, которая может попасть в клетки, контролируется давлением клеточной мембраны, действующим на содержимое клетки. В большинстве случаев клетка потребляет больше воды, чем может выдержать ее мембрана, что приводит к взрыву клетки. Это явление называется гемолизом.

Однако, когда красные кровяные тельца помещаются в раствор с более высокой концентрацией растворенного вещества, вода выходит из клетки. В результате клетки становятся меньше и имеют зубчатую форму.

8. Рыбы впитывают воду через кожу и жабры

  1. Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.
  2. Тип: эндосмос или экзосмос в зависимости от вида рыб.
  3. Если поместить морскую или пресноводную рыбу в воду с разной концентрацией соли, она погибнет из-за попадания или выхода воды в ее клетки.

Кровь и физиологические жидкости пресноводных рыб намного соленее, чем вода, в которой они плавают. Таким образом, вода проходит через их жабры. Точно так же рыба, обитающая в океане, имеет тенденцию терять воду через жабры.

Как и человеческое тело, рыбьему телу для наилучшего функционирования необходима определенная концентрация соли. Они не могут противостоять слишком большому количеству воды, втекающей или вытекающей через жабры. Пресноводная рыба лопнет, а морская засохнет.

Однако этого не происходит, потому что их жабры содержат специализированные клетки, которые выборочно перекачивают соль в кровь или из нее. Клетки пресноводных рыб регулярно переносят соль, а клетки морских рыб регулярно ее выкачивают. А поскольку океанская вода очень соленая, рыба откачивает излишки соли через жабры и почки.

7. Полоскание горла с соленой водой избавляет от боли в горле

Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.

Тип: экзосмос (избыток жидкости выбрасывается из тканей горла).

Соленая вода на самом деле не лечит боль в горле, но помогает уменьшить боль и дискомфорт. Это потому, что соленая вода содержит более высокую концентрацию растворенного вещества (соли), чем то, что присутствует в тканях нашего горла.

Более конкретно, осмотическое давление соленой воды больше, чем давление в жидкости окружающих клеток. Поэтому, когда мы полощем горло, избыток жидкости выходит из тканей горла, уменьшая отек и облегчая боль.

6. Сахар на клубнике

Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.

Тип: Экзосмос

Наружная мембрана клубники действует как полупроницаемый слой между ее внутренней и внешней частью. Внутренняя часть уже содержит воду и натуральный сахар. При посыпании сахара на срезанную клубнику, большее количество сахара за пределами клеток плода (в сочетании со способностью сахара притягивать воду) вызывает движение воды наружу к поверхности клубники.

Этот процесс можно использовать для приготовления вкусных продуктов, таких как мацерированная клубника, желе и джемы. Его также можно использовать для продления срока хранения фруктов.

5. Консервирование продуктов питания

Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.

Тип: Экзосмос (клетки бактерий теряют воду)

Причина, по которой мы можем долго наслаждаться вареньем и солеными огурцами, не опасаясь их порчи, — это осмос. Оба они представляют собой концентрированные пищевые продукты, содержащие большое количество сахара (в случае джемов), солей, масел, уксуса и других специй (в случае солений).

Они действуют не только как усилители вкуса, но и как отличные консерванты, убивая бактерии и предотвращая рост других вредных микроорганизмов.

Высокая концентрация сахара и соли гипертонически воздействует на клетки бактерий. Клетки бактерий теряют воду из-за более высоких концентраций снаружи и становятся менее проводящими для поддержания роста микроорганизмов.

4. Переваренная пища всасывается в тонком и толстом кишечнике

Тип: Эндосмос

Когда вы пьете воду или едите пищу, она движется изо рта по пищеводу в желудок. Внутри желудка пища распадается на множество мелких частей, которые смешиваются с желудочными жидкостями. Смесь образует густую полужидкую массу, называемую химусом. Когда химус попадает в тонкий кишечник, происходит осмос.

Клетки кишечного эпителия (которые образуют слизистую оболочку кишечника) имеют более низкую концентрацию, чем химус. Таким образом, чтобы достичь равновесия, растворитель (вода) проникает в эти клетки через полупроницаемые мембраны, забирая с собой некоторые питательные вещества.

Рядом с эпителиальными клетками находятся капилляры. И питательные вещества, и вода проходят через клетки капилляров в кровоток.

3. Патогенные бактерии мешают кишечным клеткам

Бактерии холеры, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа

Тип: Экзосмос

Некоторые патогенные бактерии, такие как Vibrio cholerae, способны вмешиваться в каналы транспорта ионов кишечных клеток человека. Они производят энтеротоксины, которые изменяют проницаемость эпителиальных клеток кишечной стенки за счет образования пор.

В результате осмоса вода и другие жидкие соединения выводятся из организма, что приводит к сильному обезвоживанию и диарее. Эти бактерии могут крепко держаться за клетки кишечника, в то время как обычные бактерии, живущие в нашем желудке, вымываются. Таким образом, бактерии холеры получают достаточно области для роста и размножения. Умный крошечный микроб, не так ли?

2. Вызванная контактными линзами сухость глаз

Тип: Экзосмос

Знаете ли вы, почему мы помещаем контактные линзы в физиологический раствор? Почему не чистая вода? Это связано с тем, что физиологический раствор для контактных линз содержит такую ​​же концентрацию соленой воды, как и ваш глаз.

Когда вы держите линзы внутри раствора, они остаются влажными, мягкими и удобными. В противном случае они имеют тенденцию впитывать влагу из глаз посредством осмоса, поскольку теряют воду во время носки.

Читайте также:  Техника папиллэктомии при карциноме фатерова сосочка. Методика папиллэктомии.

1. Очистка воды

Тип: обратный осмос
Одним из самых популярных и экономичных методов фильтрации воды является обратный осмос. Как следует из названия, это процесс обратного осмоса — растворитель проходит через полупроницаемую мембрану в направлении, противоположном направлению естественного осмоса, когда он подвергается гидростатическому давлению, превышающему осмотическое давление.

Проще говоря, обратный осмос — это метод разделения, при котором давление (большее, чем осмотическое) заставляет растворитель проходить через полупроницаемую мембрану, которая с одной стороны удерживает растворитель (загрязняющие вещества), а с другой — позволяет чистому растворителю (питьевой воде) перейти на другую сторону.

Этот процесс широко используется для удаления из воды распространенных загрязняющих веществ, в том числе пестицидов свинца, нитратов, фтора, сульфатов, мышьяка, бактерий и многого другого.

Осмос для очистки воды: определение, конструкция системы и особенности работы фильтра

Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.

В последние годы увеличивается спрос на приобретение фильтра воды и монтаж его в квартире или на даче. Современного покупателя интересуют особенности, конструкция системы и секреты, как сделать правильный выбор.

Еще в Древней Греции были попытки примитивного опреснения морской воды. В 60-е годы ХХ века с этой целью были разработаны специальные устройства.

На их основе при помощи инновационных технологий созданы современные фильтры для очистки воды. Осмотическое давление перемещает растворитель к мембране, которая пропускает одни вещества и препятствует прохождению других.

Это способствует очищению жидкости, тем самым предотвращает отравления и вспышки инфекционных заболеваний.

В природе наблюдается интересное явление: лимфа и кровь омываются живыми клетками и после прохождения через оболочку, служащую мембраной, выводятся шлаки, а питательные и все полезные вещества остаются. Обеспечивается сбалансированный солевой и минеральный обмен. Живым организмам присущ природный осмос.

Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса. Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.

Существует два вида осмоса. Прямой – одностороннее проникновение молекул растворителя через специальную мембрану. Струя перетекает в сосуд до тех пор, пока не произойдет выравнивание концентрации содержания примесей в жидкости.

При обратном осмосе результат получается полностью противоположный: мембрана используется не для выравнивания плотности раствора, а для отделения очищенной воды от жидкости, насыщенной примесями.

Внешнее давление действует на высококонцентрированный раствор, меняется его направление, дальше происходит продавливание через пластину и непосредственное освобождение от примесей, вредных для здоровья.

Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса. Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.

В водопроводы наших домов зачастую поступает не отвечающая нормативным показателям вода из ржавых и обветшалых труб. Оптимальным вариантом сделать ее питьевой будет схема подключения обратноосмотической системы. Агрегат подсоединяется к водопроводу, удобно размещается под любой мойкой.

При мембранном методе от чистой воды отделяются радиоактивные изотопы, аммиак, нитриты, нитраты, вирусы, бактерии, свинец, мышьяк, кадмий, фосфаты, различные взвеси, соли металла и другие вредные растворители.

Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.

Принцип действия: на первом этапе в больших вертикальных колбах происходит предварительная очистка, при которой задерживаются крупные частицы ржавчины, земли, песка, различных кусочков. Устраняются нефтепродукты, хлор, фенол и другие частицы. На следующем этапе после прохождения струи через полупроницаемую пористую мембрану уничтожаются болезнетворные микроорганизмы.

После этого образуются два потока: кристально чистый, не требующий кипячения, готовый к использованию медленно поступает в специальный резервуар, а жидкость с примесями попадает в дренажную систему. После финишной очистки струя через специальный кран попадает в любую емкость: стакан, кувшин, банку, чайник.

Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса. Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.

Мембрана – это фильтрующий элемент обратного осмоса. Она служит барьером и состоит из композитного полимера, имеющего неравномерную плотность. Два слоя соединены между собой. Фильтрация осуществляется через поры материала. Пропускает только молекулы кислорода и воды, а растворенные соли, вирусы, ионы металлов задерживаются.

Без нее концентрация в сосуде просто выравнивалась бы, но не уменьшалась. Струя проходит сквозь нее и в результате снижения концентрации раствора очищается.

При загрязнении поверхность мембраны необходимо периодически промывать сильным потоком или продувать сжатым воздухом. Регенерация восстановит первоначальные характеристики устройства.

Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса. Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.

Укомплектованность агрегата: фильтр предварительной очистки, фильтрующий блок, насосное оборудование, обвязка установки, регулирующие и контрольно-измерительные инструменты, промывной бак. Есть дополнительные картриджи: минерализатор, ионизатор, биокерамический картридж, умягчающий картридж.

Обратноосмотическое устройство состоит из нескольких картриджей с фильтрами и мембранами, бака для очищенной воды. Самая простая конструкция предусматривает три предварительных фильтра, мембрану и угольный фильтр финишной очистки. Более сложная включает в себя минерализатор, ионизатор, умягчающий и биокерамический активатор.

Дополнительный картридж-минерализатор обогатит воду магнием, натрием и кальцием. Ионизатор ионизирует и удаляет негативные ионы, а потому токсины не попадут в организм человека. Биокерамический активатор восстановит структуру природной воды. Умягчающий активатор отрегулирует жесткость.

Фильтры производят в сутки от 170 до 250 литров питьевой воды. Общий ресурс составляет от 4000 до 15000 литров. Семье из четырех человек хватит примерно на 2 года. Менять картридж предварительной очистки следует раз в полгода и раз в год – финишный.

О сбоях работы обратного осмоса может свидетельствовать непрерывное журчание жидкости, при работе насоса во время отключенной воды, отсутствия струи при заполненном баке, при появлении всевозможных посторонних звуков, при резком увеличении показаний счетчика.

Потребители ценят устройства за компактность размещения оборудования, автоматизацию установки, возможность встраивания дополнительных фильтрующих картриджей, непритязательность в процессе эксплуатации.

В теплоэнергетике несомненным преимуществом считают низкие расходы при эксплуатации по сравнению с ионообменными аппаратами, так как в данном случае при отсутствии регенерации не требуются запасы реагентов.

Обратноосмотическая система очищает от растворенных веществ и микроорганизмов практически на 100% и делает воду по составу близкой дистиллированной. Удаляются хлор, марганец, кадмий, свинец, фосфаты, пестициды, нитраты и другие ненужные примеси. Новорождённым детям и людям, страдающим аллергией, предлагается ее использование без предварительного кипячения.

Кроме того, для изготовления арматуры и трубопроводной обвязки подбирается материал, устойчивый к коррозии, что положительно сказывается на длительности эксплуатации.

Широкий набор эксплуатационных характеристик привлекает и бытовых потребителей, и промышленные предприятия. Массовому употреблению способствует огромный выбор моделей обратного осмоса в продаже.

К недостаткам относится то, что слишком высокая степень очистки удаляет из воды полезные для организма кальций, магний и др.

Требуется минерализация, а не полная очистка, которая может привести к сердечно-сосудистым заболеваниям. По этой причине медицинские работники часто выступают против фильтрации водопроводной воды.

Проблему предлагается решить путем минерализации специальными картриджами.

Если установлены счетчики, то необходимо знать, что ¾ жидкости в ходе фильтрации окажется в канализации.

Марка производителя – главный критерий выбора. Приобретение товара компаний, имеющих отличную репутацию, гарантирует длительный срок эксплуатации без внезапных поломок.

Периодическая замена модулей неизбежна в любом случае, потому что устройство имеет определенный ресурс. Качество определяется по цвету колбы: белая или матовая без каких-либо разводов.

Прозрачная поверхность колбы означает, что стенки очень тонкие и могут сломаться под напором высокого давления.

Колба должна быть не слишком тяжелой и не очень легкой, без запаха пластика. Качественной считается та, что установлена в стакан внутренним способом. Надежные уплотнители на колбах – двойные.

Корпус должен быть гладким и без пор, в которые легко проникают бактерии и твердые частицы. При использовании вторичного материала возникают микротрещины, приводящие к расколу корпуса.

Для квартиры и для дома лучше выбрать бак с корпусом из пластика, а для дачи – из металла.

Следует обратить внимание на число ступеней очистки, литраж бака, наличие насоса, присутствие дополнительного функционала.

Установка водоочистки производится с учетом того, какого качества вода поступает в дом. Чтобы не было сбоя работы системы обратного осмоса, нужно изучить напор.

При пониженном давлении прохождение струи через мембрану будет осуществляться с большим трудом, что сократит ее ресурс. При этом возникают и другие проблемы: быстро загрязняются картриджи предварительной очистки, накопительный бак не может наполниться до конца. Расход воды нерационально увеличивается.

Если давление ниже 3 атмосфер, необходимо установить повышающий насос. Оптимальное давление в пределах 4–6 атмосфер обеспечит мембране четкую бесперебойную работу. Срок службы агрегата соответственно увеличится.

Российским потребителям лучше воспользоваться фильтрами отечественных производителей, чем известных заграничных фирм. Зарубежные фильтры обходятся дорого, не рассчитаны на водопроводные трубы России. При их поломке могут возникнуть проблемы с поставкой запасных частей.

Сегодня в лучшей пятерке российских производителей фильтров обратного осмоса: Атолл, Гейзер, Новая вода, Барьер, Аквафор.

Лидирующую позицию занимает модель А-590Е компании Atoll. Привлекает стоимость, качество, высокая производительность. Но конструкция громоздкая.

Для работы осмоса Атолл в водопроводной трубе давление должно варьироваться от 3 до 8 атмосфер. При резком повышении давления система может выйти из строя. Низкое давление приведет к работе наполовину вхолостую.

Для устранения подобных недостатков разработана новая модель с насосом. Цена при этом повысилась.

Преимуществом фильтра Гейзер является уникальная сверхчувствительная мембрана с пропускной способностью которой 0,0001 микрона. Встроенный защитный слой не дает осесть грязи. Вода становится чистой и полезной благодаря фильтру, обогащенному кокосовым активированным углем.

Представитель рейтинга ТОП-5 Барьер имеет только четыре периода очищения. На первом этапе участвуют полипропиленовые волокна. На втором устраняется органика сорбционным фильтром. Третий период характеризуется удалением загрязнителей через дренаж с помощью ультратонкой мембраны из композитного полиамида. На четвертом этапе восстанавливаются минералы в виде кондиционирования.

Для устранения привкуса и неприятных запахов используется активированный уголь, обработанный серебром.

Компания Аквафор представляет прибор тонкой очистки Морион. Он компактный с универсальной автоматикой и специальным накопителем. В дренаж сливается меньше раствора, а потому в баке всегда есть не менее пяти литров очищенной воды. Стопроцентная фильтрация ведет к тому, что для возврата утраченных минералов фильтр превращается в многокорпусный и более дорогой.

Читайте также:  Злокачественная цилиндрома. Характеристика злокачественной цилиндромы.

Одной из последних модификаций является смарт-система от компании Новая вода. Помимо обратноосмотического фильтра, система снабжена минерализатором и биокерамическим активатором.

Повышенная производительность фильтров, необычная конструкция крана с LED-индикатором, реагирующим на поднесенную к корпусу руку, выгодно отличает Новую воду от других производителей.

Из множества новинок этой компании можно отметить, что автоматическая 6-ступенчатая система с электронным управлением имеет дисплей, электрическую помпу, электрические датчики и клапаны. При загрязнении мембраны осуществляется промывка.

Новейшая разработка – Шунгит+ с шестью этапами очистки. В активации струи участвует кремниево-шунгитный наполнитель, где кремний обеззараживает воду. Прекрасный очиститель с бактерицидным действием.

Особенности фильтров обратного осмоса подробно описываются в следующем видео.

Об осмосе — простым языком

Расскажу простым и понятным языком, что такое осмос, и какая польза нам от использования этого принципа в быту и жизни.

Известно, что идеальной для человека является родниковая вода. Именно она — без запаха, прекрасно утоляет жажду и придает сил. Но почему? Почему родниковая вода так ценится?

На самом деле – все просто. Родник пробивается сквозь толщи, проходит множество слоёв. А это может быть глина, песок, чернозем, гипс, ракушечник. Благодаря подобной структуре почвы и отсеиваются примеси. Очищается она до кристальной чистоты. Вот поэтому родниковая вода – это синоним идеала.

Но почему мы так озабочены поисками этого самого идеала? Почему мы так радуемся, когда находим чистый родник? Почему так жадно пьем из него? Почему в 21 веке – веке технологий – мы так ценим природную чистоту?

Техническое развитие сделало воду общедоступной. Но…

Но несмотря на прогресс качество водопроводной воды ой, как далеко от идеала.

Что же так влияет на качество воды?

Во-первых, застой в трубах. Жир, пробки из песка, излишние изгибы – вот несколько причин застоя воды.

Во-вторых, химия в воде – это тот самый хлор, с помощью которого обеззараживают воду, а также вещества, используемые для умягчения воды.

Наш организм, получив эту воду, тратит силы на переработку и выведение этих «добавок». Но они настолько сильны, что полностью «химические приправы» не выходят, а навсегда остаются и накапливаются. К тому же нарушая функционал органов. Под ударом наши печень, почки и кишечник.

Так что – занавес? «Все пропало?»

Нет. Есть лучик света. Это слово из 5 букв – ОСМОС.

Вот что говорит Википедия: «О́смос (от греч. ὄσμος — толчок, давление) — процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону бо́льшей концентрации растворенного вещества из объема с меньшей концентрацией растворенного вещества».

Этот принцип давно известен биологам — осмос играет важную роль в биологических процессах. Мембрана – основа осмоса — проницаема лишь для молекул воды, кислорода.

Как осмос борется с примесями в воде?Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.

Наша родная вода в кране – это раствор, состоящий из множества молекул – кислорода, водорода и молекул примесей. В примесях — железо, ртуть, медь, нитраты, нефтепродукты, хлор, сероводород и т.д.

Вода под давлением попадает на мембрану. Создается осмотическое давление — молекулы воды проходят, более крупные молекулы примесей остаются на мембране.

  • Все, все просто.
  • Вот поэтому вода, прошедшая через мембрану в осмотических системах, чиста от примесей.
  • Лайфхак: на мембранах указывают индексы 50G, 75G, 100G или 200G.
  • G — это галлоны, цифры обозначающие производительность мембраны в галлонах в сутки.

Осмос – определение и примеры

Осмос это тип диффузия что в биологии обычно связано с клетками. Диффузия – это когда молекулы или атомы перемещаются из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией.

Осмос – это когда вещество пересекает полупроницаемая мембрана чтобы сбалансировать концентрации другого вещества. В биологии обычно это когда растворитель такие как вода течет в или из клетка в зависимости от концентрации растворенное вещество такой как соль.

Осмос происходит спонтанно и без какой-либо энергии со стороны клетки.

Осмос имеет дело с химическими растворами. Растворы состоят из двух частей: растворителя и растворенного вещества. Когда растворенное вещество растворяется в растворителе, конечный продукт называется решение, Соленая вода является примером решения; соль – это раствор, а вода – растворитель.

В биологии существует три различных типа решений, в которых могут находиться клетки: изотонический, гипотонический, а также гипертонический, Различные типы растворов оказывают различное воздействие на клетки из-за осмоса.

изотонический раствор имеет одинаковую концентрацию растворенных веществ как внутри, так и снаружи клетки. Например, говорят, что клетка с той же концентрацией соли внутри нее, что и в окружающей воде / жидкости, находится в изотоническом растворе. В этих условиях нет чистого движения растворителя; в этом случае количество воды, входящей и выходящей из мембраны клетки, равно.

В гипотоническое решение В клетке концентрация растворенных веществ выше, чем вне клетки. Когда это происходит, больше растворителя попадет в клетку, чем покинет ее, чтобы сбалансировать концентрацию растворенного вещества.

гипертонический раствор является противоположностью гипотонического решения; вне клетки больше растворенного вещества, чем внутри нее. В этом типе раствора больше растворителя будет выходить из клетки, чем попадать в него, чтобы снизить концентрацию растворенного вещества вне клетки.

Влияет на осмос растение и клетки животных по-разному, потому что клетки растений и животных могут переносить различные концентрации воды. В гипотоническом решении, клетка животного наполнит слишком много воды и лизируют или взорваться.

Тем не менее, растительным клеткам нужно больше воды, чем животным, и они не лопнут в гипотоническом растворе из-за их толстых клеточных стенок; гипотонические растворы идеально подходят для растительных клеток.

Оптимальное условие для животной клетки – это находиться в изотоническом растворе с равным количеством воды и растворенных веществ как внутри, так и снаружи. Когда растительная клетка находится в изотоническом растворе, его клетки больше не напыщенный и полон воды, и листья растения будут опадать.

В гипертоническом растворе вода будет вымываться из клеток животных и растений, и клетки будут усыхать (у растений это называется плазмолизом). Вот почему слизняки и улитки высыхают и умирают, когда на них посыпается соль; вода покидает их клетки, чтобы сбалансировать более высокую концентрацию соли вне клеток.

На этой фигуре показано влияние осмоса на красный кровь клетки:Осмос. Пример осмоса. Механизмы осмоса.

Осмос – это то, как растения способны поглощать воду из почвы. Корни растения имеют более высокую концентрацию растворенного вещества, чем окружающая почва, поэтому вода поступает в корни. У растений защитные клетки также страдают от осмоса.

Это клетки на нижней стороне листьев, которые открываются и закрываются, чтобы обеспечить газообмен.

Когда клетки растения полны воды, защитные клетки набухают и открывают устьица, маленькие отверстия, которые позволяют растению поглощать углекислый газ и выделять кислород.

Осмос может оказать неблагоприятное воздействие на животных, таких как рыба.

Если пресноводную или морскую рыбу поместить в воду, концентрация соли в которой отличается от той, к которой они привыкли, она умрет от попадания слишком большого количества воды в свои клетки или выхода из них.

Осмос может влиять и на людей; у человека, зараженного холерой, бактерии перенаселение кишечника, в результате чего кишечник не может поглощать воду. Бактерии фактически обращают поток поглощения, потому что осмос заставляет воду вытекать из кишечных клеток, а не внутрь.

Это вызывает сильное обезвоживание и иногда смерть. Более мягкий эффект осмоса – это то, как пальцы становятся черносливыми, когда их помещают в воду на длительный период времени. Они выглядят так в результате вздутия от увеличения воды, поступающей в клетки.

  • диффузия – процесс, при котором молекулы перемещаются из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией. Осмос является одним из видов диффузии.
  • Решение – смесь, состоящая из двух или более веществ, где одно вещество, растворенное вещество, растворяется в другое вещество, растворитель.
  • полупроницаемую – также известный как избирательно проницаемый, это означает, что только определенные вещества могут проходить через барьер. Клеточные мембраны полупроницаемы.
  • клетка – самая маленькая единица, которая зарабатывает на жизнь организм, Он включает в себя различные различные части, называемые органеллами, которые выполняют такие функции, как хранение генетического материала и производство белков и энергии.

1. Когда клетка содержит более низкую концентрацию растворенного вещества, чем окружающий ее растворитель, говорят, что эта клетка находится в каком виде раствора?A. гипертоническийB. гипотоническийC. изотонический

Ответ на вопрос № 1

верно. Когда раствор имеет более высокую концентрацию растворенного вещества, чем окружающая его клетка, раствор является гипертоническим. Когда клетка находится в гипертоническом растворе, осмос заставит воду вытекать из клетки, чтобы сбалансировать концентрацию растворенного вещества по обе стороны от полупроницаемой мембраны. Когда из клетки вытечет слишком много воды, она сморщится.

2. Изотонические условия идеальны для каких клеток?A. Растительные клеткиB. Животные клеткиC. ОбеD. ни

Ответ на вопрос № 2

В верно. В изотонических растворах чистое движение воды внутрь клетки и из нее одинаково, что обеспечивает сбалансированность и нормальное функционирование клетки животного. Растительные клетки лучше себя чувствуют в гипотонических растворах, где их можно максимально наполнить водой.

3. Что происходит с клеткой животного в гипотоническом растворе?A. Эффекта пренебрежимо мало, так как концентрация растворенного вещества на обеих сторонах мембраны одинакова.

Читайте также:  Эффективность раннего обнаружения сахарного диабета.

B. Вода вылетит из клетки, заставив ее сморщиться.C. Вода устремится в камеру, и она станет мутной.D. Вода будет устремляться в клетку, вызывая ее лизис (взрыв).

Ответ на вопрос № 3

D верно. Когда клетка находится в гипотоническом растворе, концентрация растворенного вещества в клетке выше, чем концентрация растворенного вещества в окружающей ее воде. Вода попадет в камеру и может привести к ее взрыву. A описывает изотонический раствор, B описывает гипертонический раствор, а C описывает растительную клетку в гипотоническом растворе.

Осмос — обратный осмос и фильтры для воды

Про осмос и обратный осмос слышали многие, однако далеко не все знают, что это за процессы и каким образом они применимы для фильтрации воды.

Осмос (прямой или естественный Осмос)

Осмосом называют процесс, в результате которого из одного раствора в другой, через «полупроницаемую» пористую мембрану, молекулы одного из веществ могут перемещается, а молекулы другого нет.

Соответственно под «полупроницаемой мембраной», в данном случае, понимается мембрана, которая является избирательно-проницаемой, т. е. проницаемой только для определенного вещества.

Полупроницаемая мембрана позволяет перемещаться молекулам или ионам какого либо вещества благодаря диффузии.

Или как гласит Большой Энциклопедический словарь:

ОСМОС (от греч. osmos — толчок / давление) — односторонний перенос растворителя через полупроницаемую перегородку (мембрану), отделяющую раствор от чистого растворителя или раствора меньшей концентрации.

Обусловлен стремлением системы к термодинамическому равновесию и выравниванию концентраций раствора по обе стороны мембраны. Характеризуется осмотическим давлением; оно равно избыточному внешнему давлению, которое следует приложить со стороны раствора, чтобы прекратить осмос.

Играет важную роль в физиологических процессах; его используют при исследовании полимеров, биологических структур.

Большой Энциклопедический словарь. 2000

Примеры прямого осмоса в природе и биологических процессах

Процесс прямого осмоса играет важнейшую роль во многих биологических процессах:

  • Одним из наиболее известных природных материалов, обладающих свойством прямого осмоса, является яичная скорлупа, она легко пропускает воду и не пропускает, например, молекул сахара.
  • Клетка проницаема для воды только в одном направлении.
  • Благодаря осмосу клетка «дышит» и «выбирает» себе питание.
  • Благодаря именно этому процессу в высокорослых растениях, как правило деревьях, там, где капиллярная система не справляется, питательные соки поднимаются вверх.

Обратный осмос

Обратный осмос — это процесс, который активно используется для разделения растворов на составляющие – растворитель и растворенные вещества.

Суть этого метода, или процесса сводится к следующему. Раствор под давлением подается на «полупроницаемую мембрану», пропускающую только растворитель, и задерживающую растворенные вещества, в результате чего раствор очищается от примесей. Этот метод активно используют для опреснения воды, очистки сточных вод, приготовления концентрированных растворов …

Осмос и фильтры для воды

Для фильтрации / очистки воды используются оба процесса, тем не менее, гиперфильтрацией называют именно метод обратного осмоса. Именно он получил наибольшее распространение в промышленных масштабах. В большинстве бытовых фильтрах для воды используется именно процесс обратного осмоса.

Преимущества и недостатки использования технологии обратного осмоса

Преимущества мембранных фильтров (фильтров обратного осмоса):

  • Главным преимуществом этого метода является безоговорочная высокая очистка воды.
  • Универсальность – одновременная очистка воды от органических и неорганических загрязнителей.
  • Обеззараживание – этот процесс позволяет очищать воду, в том числе, и от бактерий, вирусов и микробов.
  • Технология обратного осмоса позволяет очищать воду на промышленных предприятиях в режиме замкнутого цикла.
  • Селективность и проницаемость – эта методика обеспечивает высокую избирательность.
  • Компактность оборудования использующего процесс обратного осмоса для фильтрации воды.
  • Экологическая безопасность фильтров – отсутствие химических отходов процесса фильтрации.
  • Стабильность в получении положительного результата фильтрации.

Недостатки мембранных фильтров (фильтров обратного осмоса):

  • Высокая стоимость оборудования и его обслуживания.
  • Для использования технологии обратного осмоса требуется давление.
  • Вода после очистки методом обратного осмоса становится не только чистой, но и слабоминерализованной или как многие ее называют «неживой».
  • Не способность очистить воду от летучей органики, хлора и тяжелой воды. Ради справедливости отметим, что современные фильтры используют дополнительные компоненты позволяющие очищать воду и от этих веществ.
  • В системах обратного осмоса при производстве одного литра чистой воды загрязняется три.

Заключение

Итак, информирован, значит вооружен. То, что питьевая вода, как правило, требует дополнительной очистки это очевидно, выбор же технологии фильтрации за вами. Так же помним и не забываем, что требования к питьевой воде и технической разные, поэтому при выборе технологии очистки необходимо учитывать и этот фактор.

Процесс осмоса в биологии

Определение 1

Осмос – это давление жидкости внутри живой системы.

Осмос имеет большое значение для жизнедеятельности представителей всех царств живой природы. Все биологические организмы состоят из клеток и внутри них в цитоплазме находится жидкость, которая содержит воду и различные вещества, растворенные в ней. Внутрь клетки вещества поступают строго избирательно, например, ионы, поддерживающие электронейтральность клеток.

Снаружи любая клетка омывается межклеточной жидкостью, которая тоже является водным раствором. Концентрация растворенных веществ внутри клеток гораздо больше, чем в межклеточной жидкости.

Осмос позволяет растворителю перейти из внешней среды в клетку и вызвать ее разбухание или тургор. Целесообразно привести определение данного понятия для формирования полного понимания заявленной темы.

Определение 2

Тургор – это давление воды на стенки клетки, придающее ей упругость и эластичность.

Кроме того, тургор способствует:

  • сохранение формы клеток;
  • стабилизация объема внутриклеточной жидкости;
  • увлажнение растений.

Механизм протекания процесса

Благодаря осмотическому давлению становится возможным минеральное питание растений, поскольку именно оно обеспечивает восходящий ток воды от корня к листу и нисходящий ток жидкости для возвращения минеральных веществ в круговорот веществ. Осмотическое давление также поддерживается внутри ксилемы и флоэмы, которые являются разновидностями проводящей ткани растительного организма.

Также в организме человека присутствует ряд жидкостей, составляющих его внутреннюю среду: лимфу, кровь, тканевую жидкость.

Они также обладают осмотическим давлением поддерживают его на постоянном уровне вне зависимости от температуры окружающей среды.

Такое давление называют изоосмией и оно является составной частью общего процесса обмена веществ. Осмотическое давление крови различных организмов неодинаково.

Если осмотическое давление крови снижается, то организм старается его воссоздать, удаляя из крови избыток растворенных частиц. Если же давление повышается, то число кинетически активных частиц значительно возрастает.

Осмотическое давление крови поддерживается почками, но в этом процессе также участвует подкожно жировая клетчатка, которая накапливает избыток солей.

Изоосмия регулируется, прежде всего, центральной нервной системой, а также деятельностью желез внутренней секреции.

Отклонение осмотического давления крови вызывает болезненное состояние. Симптомами его понижения являются:

  • судороги,
  • рвота,
  • помутнение сознания.

Для предотвращения критического снижения величины осмотического давления в жидкостях организма необходимо соблюдать здоровый образ жизни и нормальный питательный и питьевой режим.

Растворы, которые имеют осмотическое давление, принятое за стандарт, называют изотоническими. При превышении установленной величины раствор признают гипертоничесмким, сниженное осмотическое давление наделяет раствор гипотоническим свойством.

В медицине изотоническими по отношению к крови являются растворы с концентрацией солей 0,9%. Обратным процессом по отношению к осмосу можно признать плазмолизом. Он отражает потерю давления и упругости клетки.

При сильном деплазмолизе клетка теряет собственную упругость и жизнеспособность. Для того, чтобы не допустить возникновения деплазмолиза внутри живой системы необходимо поддерживать нормальное осмотическое давление.

При нарушении осмоса может возникнуть гемолиз. Этот процесс является частным случаем цитолиза.

Определение 3

Цитолиз – это разрушение животных клеток под влиянием различных причин.

Например, в крови происходит разрушение всех оболочек, если осмотическое давление снижается до 260-300 кПа. Величина снижения осмотического давления, критическая для разных организмов может быть различной.

В клинической практике в некоторых случаях применяются изотонические и гипертонические растворы. Гипертонические растворы вводят внутривенно при глаукоме, чтобы снизить внутриглазное давление из – за повышенного содержания жидкости в передней глазной камере.

Многие соли обладают слабительным действием, а именно глауберова (Na2SO4• 10H2O) и горькая (MgSO4• 7H2O) соли.

Данные типы солей всасываются в кровь достаточно плохо, и их высокая концентрация в кишечнике способствует интенсивному переходу воды внутрь кишечника из тех тканей, которые окружают его.

Бактериальные клетки также обладают осмотическим давлением высокой величины. При действии антибиотиков (например, пенициллина) ингибируется процесс биосинтеза стенок растущих стрептококков.

Они становятся непрочными и под действием внутреннего осмотического давления легко разрушаются.

Таким образом, осмотическое давление способствует противостоянию бактериальным клеткам, поэтому формируют иммунитет.

Осмос является важным биологическим процессом и его значение заключается в следующем:

  • осмос позволяет мембране контролировать процесс поступления различных веществ в собственное внутреннее пространство;
  • обеспечивает потребление влаги и питательных веществ растениями, благодаря чему возможен фотосинтез;
  • формирует тургорное давление, как возможность придания клетки упругости;
  • выделение избытка солей из клетки, чтобы поддержать ее жизнеспособность;
  • реализация деятельности вакуолей, а именно их сократительных форм. Эти образования устроены достаточно сложно. Одноклеточные организмы обычно имеют два подобных органоида.

Сначала набухают приводящие каналы, затем вода транслируется в их основной резервуар. В последствии он отделяется от приводящих каналов путем экзоцитоза. Две вакуоли работают в противофазе, каждая при нормальных физиологических условиях сокращается один раз в 12—15 с. За час вакуоли выбрасывают из клетки объём воды, примерно равный объёму клетки.

Тем самым понимание и контроль осмотических процессов формируют умение оказывать целенаправленное влияние на их протекание, что имеет крайне важное значение в медицине и биологии.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector