Осмотически связанная влага

Поясним явление осмоса. Поместим в воду мешочек, в котором находится вода с растворенным в ней каким-либо веществом. Мешочек сделан из пленки, которая проницаема для воды, но непроницаема для растворенного вещества, через нее пленку вода будет переходить из окружающего пространства в мешочек. Это явление называется осмосом. Вода как бы старается разбавить раствор в мешочке. Если бы в мешочке была вода, то количество молекул, проходящих через пленку с внутренней и наружной стороны, было равно. Давления, вызванные ударами молекул с той и другой стороны перегородки, также были бы равны. Растворимое вещество связывает часть молекул воды в сольватную оболочку (рис. 1.7), что делает их менее способными к диффузии, чем свободные молекулы воды.

Связывание воды затрудняет ее переход через перегородку

Рис. 1.7. Связывание воды затрудняет ее переход через перегородку

Благодаря этому количество молекул воды, диффундирующих через перегородку снаружи, будет больше чем изнутри, т. е. вода будет переходить в мешочек. Удары молекул растворенного вещества по перегородке вызывают дополнительное давление на нее, такое давление называется осмотическим, и мешочек с растворенным веществом, погруженный в воду, увеличивается в объеме.

Для того чтобы численно охарактеризовать осмотические свойства раствора, используется понятие осмотического давления, под которым понимается то дополнительное давление, которое необходимо приложить к данному раствору, чтобы осмос прекратился.

Аналогия между растворами и газами ясно выражена в следующем положении, носящем название закона Вант-Гоффа: осмотическое давление раствора равно тому давлению, которое производило бы растворенное вещество, если бы оно при той же температуре находилось в газообразном состоянии и занимало объем, равный объему раствора.

Осмотическое давление, подобно давлению газа, при неизменном объеме и постоянной температуре зависит только от числа молекул растворенного вещества и не зависит ни от природы растворенного вещества, ни от природы растворителя.

Капиллярно-пористое тело биологического происхождения представляет собой скелет замкнутых клеток, их стенки состоят из высокомолекулярного материала, молекулы которого прочно связаны между собой в единый каркас, нерастворимый в воде. В этих клетках находится растворимая фракция, которая неспособна пройти через стенку клетки. Она попадает внутрь клетки в процессе формирования тела. Растворимая фракция находится не только внутри клетки, но и вне ее на внешней поверхности. Концентрация растворимой фракции внутри больше, чем вне клетки. Вода проникает внутрь клетки путем диффузии через ее стенку. Количество воды, удерживаемое таким способом в клетках, возрастает с увеличением разности концентраций растворенных веществ в клетке и в межклеточном пространстве. Осмос не сопровождается тепловыми эффектами.

В неразрушенных животных тканях высокое осмотическое давление обусловлено содержанием в клетках растворов органических и неорганических веществ и наличием полупроницаемой клеточной оболочки, через которую происходит избирательная диффузия. В разрушенных тканях роль полупроницаемой перегородки выполняет главным образом структура каркаса геля. В ячейках этого каркаса иммобилизуются водные растворы низкомолекулярных веществ.

Количество осмотически связанной влаги зависит от осмотического давления в структуре материала. Оно, в свою очередь, связано с молекулярной концентрацией веществ, растворенных в жидкости, а также со степенью концентрации белков в клетках под действием электролитов. Проникает осмотическая влага в материал, когда он соприкасается с капиллярно-жидкой водой, и до тех пор, пока упругость стенок геля не уравновесится осмотическим давлением. Так как при проникновении осмотической влаги происходит набухание стенок геля, количество захваченной воды существенно влияет на упругие свойства материала. Осмотически связанная влага частично выходит из материала при его погружении в раствор с более высоким осмотическим давлением. Она отделяется от него вместе с растворенными в ней веществами при разрушении клеток и изменении упругих свойств геля, вызванном тепловой денатурацией белков.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >