الضغط الإسموزي بأنه الضغط المسبب لميل جزيئات المذيبات (الماء) للتحرك من منطقة أقل تركيزا للمادة المذابة (الملح) إلى منطقة أعلى تركيزا للمذاب مسببا تغييرا في تركيز المحاليل على كل جانب من جوانب الغشاء البلازمي للخلية، لذلك فهو يلعب دورا محوريا في علم الأحياء، إليكم المزيد عن ما هو مفهوم الضغط الإسموزي.
تفسير مفهوم الضغط الإسموزي
يحدث الضغط الإسموزي عند وجود غشاء شبه منفذ، فعند وضع خلية ما في وعاء به ماء فينتقل الماء من الوسط الأقل تركيزا إلى الأعلى تركيزا من خلال ذلك الغشاء شبه المنفذ محققا حالة توازن الضغط، ويمكن تفسير ذلك عن طريق:
- نحضر أنبوبة زجاجية على شكل حرف U.
- نضع غشاء شبه منفذ بين فرعي الأنبوبة.
- نملأ الفرع الأيمن بماء نقي والفرع الأيسر بمحلول ملحي حتى يتساوى ارتفاع الماء في فرعي الأنبوبة.
- نتركها بعض الوقت ثم نلاحظ ارتفاع الماء في كلا الفرعين.
فنلاحظ أن ارتفاع الماء في الفرع الأيمن انخفض وزاد ارتفاع الماء في الفرع الأيسر، ويظل يزيد ارتفاع الماء في الفرع الأيسر حتى يصل أقصى نهاية له، ويسمى الفرق بين الارتفاعين في فرعي الأنبوبة بالضغط الإسموزي.
أهمية الضغط الإسموزي
للنبات
- عملية امتصاص الماء عن طريق الجذور تتم على أساس الضغط الإسموزي.
- فتتكون التربة ذات تركيز أملاح أقل من تركيز الأملاح في الجذور.
- فينتقل الماء من التربة إلى الجذور.
وهذا يفسر أسباب جفاف النباتات حيث يكون تركيز الأملاح في التربة أكبر من تركيزهم في الجذور فينعكس الضغط الإسموزي.
للخلايا الخالية من الغلاف الخلوي
- فيعتبر الضغط الإسموزي هو أساس انتقال الماء من وإلى الخلايا.
مثال على ذلك الخلايا البكتيرية.
عملية تحلية المياه المالحة وتنقية مياه الآبار
- تعتمد هذه العملية على الضغط الإسموزي المعاكس.
- حيث تتعرض المياه لضغط أعلى من الضغط الإسموزي فيؤدي إلى انتقال المياه العذبة تاركة الأملاح من خلال الأغشية شبه المنفذة.
الطب
- يستخدم الضغط الإسموزي في القضاء على العديد من الكائنات الدقيقة الضارة كالبكتريا وغيرها من خلال:
- وضع هذه الكائنات في سائل ذو تركيز ملحي منخفض.
- فينتقل السائل إلى داخل هذه الخلايا مما يؤدي إلى انفجارها.
- يستخدم في عمليات غسيل الكلى في حالات الفشل الكلوي، حيث تعتمد عملية تنقية الدم وفصل البول منه وتنقيته على أساس الضغط الإسموزي.
- في عمليات القسطرة الوريدية فيتم استخدام محلول من الملح لتجنب حدوث ضرر لخلايا الجسم..
التغييرات التي تحدث في الخلية خلال الضغط الإسموزي
يؤثر الضغط الإسموزي على الخلية محدثا بها العديد من التغيرات، فالبيئة الخارجية للخلية تختلف عن البيئة الداخلية لها، فإذا حدث تغير في البيئة الداخلية للخلية يؤدي ذلك إلى انتقال الماء إلى داخلها والعكس، ومن هذه التغيرات التي يحدثها الضغط الإسموزي في الخلية :-
- إذا كان الضغط الإسموزي خارج الخلية أعلى من الضغط الإسموزي داخلها، فذلك يؤدي إلى انتقال الماء من داخل الخلية إلى خارجها مما يؤدي إلى جفافها وانكماشها.
- إذا كان الضغط الإسموزي خارج الخلية متساويا مع الضغط الإسموزي داخلها، ومثال على ذلك كرات الدم الحمراء في الجسم.
- إذا كان الضغط الإسموزي داخل الخلية أعلى من الضغط الإسموزي خارجها، فيؤدي ذلك إلى انتقال الماء داخلها مما يؤدي إلى كبر حجمها وانفجارها.
معادلة الضغط الإسموزي
تطبق معادلة الضغط الإسموزي من خلال تلك الشروط:
- تناسبه طرديا مع التركيز المولي للمذاب.
- تناسبه طرديا مع درجة الحرارة المطلقة.
- يعتمد الضغط الإسموزي في المحاليل على التركيز المولي للمذاب فقط.
نستنتج من هذه الشروط معادلة الضغط الإسموزي لقانون فان هوف والتي تنص على أن الضغط الإسموزي يتساوى مع ضغط غاز له نفس عدد الجسيمات عند درجة الحرارة المطلقة كلفنT.
معادلة الضغط الإسموزي= التركيز المولي للمحلول × ثابت الغاز المثالي × درجة الحرارة المطلقة كلفن × ثابت فانت هوف للمحلول