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📜  渗透和渗透压

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:11.645000             🧑  作者: Mango

渗透和渗透压

溶液是两种或更多种粒径小于一纳米的颗粒的均匀混合物。水中的糖和盐溶液以及苏打水是溶液的常见示例。在一个解决方案中，所有组件都显示为一个单相。有颗粒均匀性，即颗粒分散均匀。这就是为什么一整瓶软饮料味道相同的原因。

溶解其他成分的成分称为溶剂。溶质是指溶解在溶剂中的组分。通常，溶剂的存在比例大于溶质。溶质量小于溶剂量。溶质和溶剂可以存在于每一种物质状态中，包括固体、液体和气体。液体溶液由溶解在液体溶剂中的固体、液体或气体组成。固体和气体溶液分别由合金和空气表示。

渗透

渗透是溶剂分子通过半透膜从低溶质浓度区域移动到高溶质浓度区域的过程。最终，半透膜两侧形成平衡（半透膜两侧溶质浓度相等）。因为半透屏障只允许溶剂分子通过，所以没有溶质颗粒可以通过。如果在半透膜的溶液侧施加足够的压力，则停止渗透过程。停止渗透过程所需的最小压力称为渗透压。

渗透压

为阻止溶剂分子流过半透膜而对溶液施加的最小压力称为渗透压（渗透压）。它是一种依数性质，由溶液中溶质颗粒的浓度调节。

要计算渗透压，请使用以下公式：

在哪里，

π 是渗透压

i 是范特霍夫因子

C是溶液中溶质的摩尔浓度

R是通用气体常数

T 是温度

荷兰化学家 Jacobus van't Hoff 提出了溶液渗透压与其溶质摩尔浓度之间的这种联系。应该注意的是，这个方程只适用于像完美解一样的解。

反渗透

阻止溶剂通过半透膜所需的最小压力称为渗透压。当对溶液侧（溶质浓度高的一侧）施加大于渗透压的压力时，溶液侧的溶剂粒子通过半透膜移动到溶质浓度低的区域。反渗透是指溶剂以相反方向流过 SPM。

反渗透应用

  1. 电子元件制造商需要尽可能优质的水。反渗透通常用于在将水引入抛光离子交换系统之前从水源中去除大部分污染物。反渗透延长了离子交换床的使用寿命，同时降低了生产大量优质水的总体成本。
  2. 根据化学品生产过程的性质，化学品制造商需要不同等级的水。在某些情况下，反渗透水本身会产生令人满意的产品水，当需要更高质量时，它被用作预处理。
  3. 在这项业务中，反渗透不仅成功地用于净化用于电镀液补充水和拖出镀液的水，而且还可以浓缩废液中的重要电镀金属，以便在闭环过程中回收利用。
  4. 在小规模和大规模上，反渗透被广泛用于淡化海水或咸水以供饮用。由于其低能量需求，该技术在该应用中特别有吸引力。

渗透的类型

  1. 当一种物质浸入低渗溶液中时，溶剂分子会迁移到细胞中，从而产生膨胀或去质溶解。 Endosmosis 是这个过程的术语。
  2. 当材料浸入高渗溶液中时，溶剂分子会从细胞中逸出，导致松弛或质壁分离。 Exosmosis 是这个过程的术语。

渗透对细胞的影响

渗透对不同的细胞有不同的影响。与植物细胞相比，动物细胞在置于低渗溶液中时会溶解。植物细胞的厚壁需要更多的水。当置于低渗溶液中时，细胞不会爆炸。事实上，低渗溶液对植物细胞来说是最佳的。动物细胞只能生活在等渗流体中。在等渗溶液中，植物细胞不再膨胀，植物的叶子也会下垂。渗透流可以通过向流体两侧增加外部压力来停止或逆转，这一过程称为反渗透。渗透压是停止溶剂传输所需的最小压力。

渗透和扩散差异

Osmosis

Diffusion

It is only applicable to the liquid media.

It can be found in a variety of liquids, gases, and even solids.

A semipermeable membrane is required.

Doesn’t require a semi-permeable membrane.

This is determined by the number of solute particles dissolved in the solvent.

It is affected by the presence of other particles.

Water is required for particle mobility.

The mobility of particles does not require the use of water.

Only the solvent molecules can diffuse.

Solute and solvent molecules can both disperse.

Particles can only flow in one direction.

The movement of particles occurs in all directions.

The entire process can be stopped or reversed by applying extra pressure to the solution side.

This process cannot be halted or reversed.

This only happens amongst solutions that are similar in nature.

Occurs between solutions that are similar and solutions that are dissimilar.

Only water or another solvent goes from a high energy or concentration zone to low energy or concentration region.

Any substance can migrate from a location of high energy or concentration to a region of low energy or concentration.

渗透的意义

  1. 营养供应和代谢废物的排放都受到渗透的影响。
  2. 它负责从土壤中吸收水分并通过木质部将其输送到植物的较高部分。
  3. 它维持生物体内部环境中水和细胞间液水平的平衡。
  4. 它保持细胞的膨胀。
  5. 这是植物在因蒸腾作用而持续失水的情况下保持其水分含量的方法。
  6. 这个过程调节水从细胞到细胞的运输。
  7. 渗透作用导致细胞膨胀，从而调节植物和植物成分的流动性。
  8. 渗透作用还导致果实和孢子囊的开裂。
  9. 较高的渗透压可保护植物免受干旱损害。

渗透的例子

  1. 渗透是从地球吸收水分的过程。因为植物根部的浓度高于泥土，所以水会涌入根部。
  2. 渗透作用也会影响植物的防御细胞。当水进入植物细胞时，保卫细胞膨胀，气孔打开。
  3. 当将淡水或咸水鱼放入盐浓度不同的水中时，鱼会因水进出动物细胞而死亡。
  4. 渗透作用影响患有霍乱的人。肠道内过多的细菌会逆转吸收的流动并阻止肠道吸收水分，从而导致脱水。
  5. 当手指长时间浸入水中时，细胞内的水流会使它们变成梅干。

示例问题

问题 1：对活细胞有影响的三种不同形式的渗透环境是什么？

解决方案：

问题 2：渗透与扩散有何不同？

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问题三：渗透的主要函数是什么？

解决方案：

问题4：什么是半透膜？

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问题5：什么是反渗透？

解决方案：

问题 6：计算 5% 蔗糖（蔗糖）溶液在 15°C 下的渗透压。

解决方案：

问题 7：每升含有 10 克有机化合物的溶液在 0°C 时的渗透压为 1.16 大气压。计算化合物的分子量（S = 0.0821 升大气压/度/摩尔。）

解决方案：