Osmotický tlak a tonicita

Osmotický tlak a tonicita jsou pro lidi často matoucí. Oba jsou vědecké termíny vztahující se k tlaku. Osmotický tlak je tlak roztoku proti semipermeabilní membráně, aby se zabránilo průtoku vody dovnitř přes membránu. Tonicita je měřítkem tohoto tlaku. Pokud je koncentrace solutů na obou stranách membrány stejná, pak neexistuje žádná tendence k tomu, aby se voda pohybovala přes membránu a žádný osmotický tlak. Řešení jsou vůči sobě izotonická. Obvykle je vyšší koncentrace soluty na jedné straně membrány než na druhé straně. Pokud si nejste jisti osmotickým tlakem a tonicitou, mohlo by to být proto, že jste zmateni tím, jak rozdíl mezi difúzí a osmózou.

Difúze je pohyb částic z oblasti s vyšší koncentrací do oblasti s nižší koncentrací. Pokud například přidáte cukr do vody, cukr se rozptýlí po vodě, dokud koncentrace cukru ve vodě není v roztoku konstantní. Dalším příkladem difúze je to, jak se vůně parfému šíří po místnosti.

V průběhu osmóza, jako u difúze, existuje tendence částic hledat stejnou koncentraci v celém roztoku. Částice však mohou být příliš velké, aby procházely semipermeabilní membránou oddělujícími oblastmi roztoku, takže se voda pohybuje přes membránu. Pokud máte roztok cukru na jedné straně semipermeabilní membrány a čistou vodu na druhé straně membrány, bude vždy tlak na vodní straně membrány, aby se pokusil zředit cukr řešení. Znamená to, že veškerá voda proudí do roztoku cukru? Pravděpodobně ne, protože tekutina může vyvíjet tlak na membránu a vyrovnávat tlak.

Pokud například vložíte buňku do sladké vody, voda do ní vytéká a způsobuje její bobtnání. Bude voda proudit do cely? Ne. Buňka se roztrhne, nebo naopak nabobtná do bodu, kdy tlak vyvíjený na membránu převyšuje tlak vody, která se snaží vstoupit do buňky.

Samozřejmě, malý ionty a molekuly může procházet semipermeabilní membránou, takže soluty, jako jsou malé ionty (Na⁺Cl^-) chovat se podobně, jako by tomu bylo v případě jednoduché difúze.

Tonicita roztoků vůči sobě může být vyjádřena jako hypertonická, izotonická nebo hypotonická. Účinek různých koncentrací externích solutů na červené krvinky slouží jako dobrý příklad pro hypertonický, izotonický a hypotonický roztok.

Když je osmotický tlak roztoku mimo krvinky vyšší než osmotický tlak uvnitř červených krvinek, je roztok hypertonický. Voda uvnitř krevních buněk opouští buňky ve snaze vyrovnat osmotický tlak, což způsobí, že se buňky smršťují nebo vytvářejí.

Pokud je osmotický tlak vně červených krvinek stejný jako tlak uvnitř buněk, je roztok isotonický vzhledem k cytoplazmě. Toto je obvyklý stav červených krvinek v plazmě.

Pokud má roztok mimo červené krvinky nižší osmotický tlak než cytoplazma z červené krvinky, roztok je vzhledem k buňkám hypotonický. Buňky se ve vodě pokoušejí vyrovnat osmotický tlak a způsobit jim bobtnání a potenciální prasknutí.