浸透に関する質問
Costanzoの生理学から：
水の浸透は水の拡散ではありません。浸透は圧力差が原因で発生しますが、拡散は水の濃度（または活性）の差が原因で発生します。
また、Costanzoから、半透膜によって分離された2つの溶液1と2、および溶質の濃度が高い1について説明しています。
溶液1の溶質は浸透圧を生成し、溶質と膜の細孔との相互作用により、溶液1の静水圧を低下させます。結果として生じる膜を横切る静水圧差により、水が溶液2から溶液1に流れます。 。
私の質問は：
溶質はどのようにして浸透圧を生成し、膜の細孔とのどのような種類の相互作用が静水圧の低下を引き起こし、最終的に水の動きを促進しますか？
回答
浸透圧
- ゼロ以外の正味の水の拡散の結果であり、
- これは、半透膜の両側での不均等な水の活動の結果です。
- これは、溶解した溶質が水の活性を低下させるという事実の結果です。
遊離溶液の浸透圧は、形式的には、半透膜の反対側にある純粋な溶媒との拡散平衡を維持するために、この溶液に作用する必要がある外圧です。
次に、外圧を加えると、よく知られている逆浸透が起こり、甘い水からの脱イオン水の生成（高価な蒸留の代わり）や海水の脱塩に広く使用されます。
浸透は、大気圧などの外部によって完全に打ち消されるまで続きます。浸透圧がある場合など$\pu{1 atm}$、浸透は $\pu{10 m}$高溶液カラム（最終的には溶液密度によって補正されます）。同様に、外圧を使用する必要があります$\pu{p > 1 atm}$ 逆浸透を開始します。
本が主な理由が静水圧差であると言っている場合、それは間違っています。密度は同じですが、浸透圧が異なる2つのソリューションがあります。それらを反対側の膜側で組み合わせると、最初は同じであり、静水圧差がゼロであっても、溶液レベルのバランスが崩れることになります。
Poutnikの回答に加えて、この質問にいくつかコメントを追加したいと思います。
最初のステートメント「水の浸透は水の拡散ではありません：....」は正しくありません。
浸透の原因は単に拡散です。溶媒は半透膜を通って拡散できますが、溶質は拡散できません。拡散は濃度が低下する方向にのみ発生すると考えるのは誤りであり、これを推進するのは化学ポテンシャルの違いです。
ステートメント2も正しくありません。溶質が大きすぎて通過できないことを除いて、浸透を引き起こす溶質および半透膜との特別な相互作用はありませんが、溶媒は通過しません。
圧力差は浸透を引き起こすものではありませんが、平衡に達したときの化学ポテンシャルの均等化です。圧力差はこのプロセスの結果です。
揮発性の溶質（タンパク質など）で構成された溶液は、溶液の体積の一部が溶質に取り込まれるため、純粋な溶媒よりも蒸気圧が低くなります。熱力学的用語では、これは、溶液の化学ポテンシャルが純粋な溶媒の化学ポテンシャルよりも小さいことを意味します（つまり、ラウールの法則）。化学平衡を回復するには、化学ポテンシャルを等しくする必要があります。これは、溶媒が溶液に拡散し、それによって希釈することによって実現されます（つまり、純粋な溶媒にして化学ポテンシャルを増加させようとします）。その結果、溶液の体積が増加し（たとえば、溶液をチューブに押し上げることで見られるように）、特定の静水圧で平衡が回復します。
溶質はどのようにして浸透圧を生み出しますか？
溶質は、溶媒のみの通過を可能にする選択的に透過性の膜によって分離された2つのチャンバー内の溶媒の化学ポテンシャルに差を生じさせます。化学ポテンシャルの不均衡を減らすなどのシステム変更。これを実現する唯一の方法は、一方のチャンバーからもう一方のチャンバーへの溶媒拡散により、高電位チャンバー内の溶質の濃度を下げることです。
分子レベルでは、拡散は、化学ポテンシャルに関係なく、ランダムな分子運動のためにすべての流体物質で常に発生するプロセスであることに注意してください。
膜の細孔とのどのような種類の相互作用が静水圧の低下を引き起こし、最終的に水の動きを促進しますか？
浸透の場合、溶媒の移動は静水圧によって引き起こされません。むしろ反対です。より濃縮されたチャンバー内の静水圧を上げると、チャンバー内の溶媒の化学ポテンシャルが上がり、最終的に平衡状態になります。
メンブレンは選択フィルターです。溶質と膜との相互作用は溶質の通過を損ない（細孔は溶媒のみを通過させます）、浸透を促進する濃度勾配を維持します。