Если разделить воду и водный раствор какого-либо вещества пленкой
(мембраной) животного или растительного происхождения, через нее будет
происходить односторонняя диффузия растворителя к растворенному
веществу. Когда такая пленка разделяет два раствора различной
концентрации, растворитель переходит от раствора с меньшей концентрацией
к раствору с большей концентрацией. Проникновение растворителя к
растворенному веществу через полупроницаемую перегородку получило
название осмоса (греческое «толчок», «давление»). За счет ударов тех
молекул, которые не пропускаются мембраной, возникает одностороннее
давление на мембрану – осмотическое давление. Всасывающее действие
мембраны может быть скомпенсировано избытком гидростатического давления
со стороны более концентрированного раствора. Явление осмоса открыто в
1805 году русским академиком Г.Ф. Парротом. Голландский химик Я.Г.
Вант-Гофф установил, что при постоянной температуре осмотическое
давление возрастает пропорционально концентрации растворенного вещества,
с повышением же температуры давление растет пропорционально первой
степени температуры. Осмосом объясняется «оживление» увядших цветов в
воде, набухание семян, прорастание растений сквозь асфальтовое покрытие
дорог и тротуаров. Если подрезать стебель растения у земли, можно
наблюдать выделение из него соков под влиянием осмотического давления.
Вместе с соками при этом выделяется и поступающая через корни вода
(«плач» растений). В организме людей осмотическое давление составляет
около 8 атм, у млекопитающих оно меняется в пределах 7,5...9 атм, а у
костистых рыб – в диапазоне от 10 до 15 атм. У луговых растений
осмотическое давление поддерживается на уровне 5...10 атм, у
солончаковых и пустынных – на уровне 60...80, иногда до 100 атм, а у
семян при небольшой влажности приближается к 400 атм. В эпоху
построения египетских пирамид не существовало взрывчатых веществ. Для
отвала скальных пород египтяне использовали явление осмоса. С этой целью
в скале делалось отверстие, куда забивался деревянный клин. При
поливании водой клин постепенно разбухал и раздвигал скальные стенки.
Так производился отвал породы. После этого крупные куски известняка на
катках и полозьях перевозили к месту построения пирамид. В последнее
время осмос стали применять и при очистке сточных вод. Для этого
резервуар со сточными водами отделяется от чистой воды полупроницаемой
мембраной. Накладывая на такую систему давление, противоположное
осмотическому, которое не только компенсирует осмотическое давление, но и
значительно превышает его, заставляют молекулы растворителя проходить
через полупроницаемую перегородку не в направлении разбавления раствора
(обычном направлении осмоса), а в противоположном направлении. При этом
растворитель (вода) уходит из растворенного вещества, и сточные воды
постепенно очищаются. |