تعريف التناضح
التناضح هو الممر العفوي للمذيب (والذي عادة ما يكون في الأنظمة البيولوجية هو الماء) ، من المحلول الذي يكون فيه المحاليل أكثر تمييزا إلى المحلول الذي تكون فيه أكثر تركيزا ؛ تستمر هذه الحركة - التي تحدث من خلال غشاء نصف نافذ - حتى يتم الوصول إلى حالة توازن ، حيث يكتسب كلا المحلولين ويحافظان على نفس التركيز.
مثال عملي
لتوضيح مفهوم التناضح بشكل أفضل ، نتخيل وجود إناء مقسم إلى جزأين من الحجم المتساوي (A و B) بغشاء نصف نافذ (أي نفاذية فقط للمذيب - في هذه الحالة ماء - وليس إلى المذاب). في المقصورة A يوجد محلول مائي يذوب فيه ملعقة من الجلوكوز ، بينما في الجزء B لدينا محلول مائي من الحجم المتساوي حيث تم إذابة ثلاث ملاعق كبيرة من الجلوكوز (وبالتالي أكثر تركيزًا). هذا الاختلاف يخلق تدرج تركيز للجلوكوز على جانبي الغشاء ، وبما أن هذا السكر لا يستطيع عبوره ، فإن التوازن يتحقق مع مرور الماء من المقصورة A (حيث يكون الجلوكوز أكثر تخفيفًا) نحو المقصورة ب (حيث يكون أكثر وفرة). إذا كنت تفضل ذلك ، يمكنك أيضًا القول أن الماء يمر بالتناضح من المحلول الذي يكون فيه أكثر تركيزًا (A) إلى ذلك الذي يكون فيه في قياس أصغر (B).
بعد هذا التدفق ، يزداد مستوى الماء في B وينخفض في A ، مما يخلق فرقًا معينًا في المستوى بين الاثنين. تنتهي هذه الظاهرة عندما يصل المحلولان إلى نفس التركيز ، مما يبقيه ثابتًا.
حلول hypotonic ، متساوي التوتر و hypertonic
من خلال أخذ محلين بتركيز مولاري مختلف (عدد مختلف من الجسيمات المذابة فيه) ، يكون المحلول ذي تركيز أقل مولار وتركيز مفرط هو الأكثر تركيزًا. هناك حلان بدلاً من ذلك متساوي التوتر (أو متساوي الأضلاع) عندما يكون لهما نفس التركيز.
في المثال الذي تمت للتو ، يكون المحلول B مفرط التوتر (وبالتالي يحتوي على مزيد من المواد الصلبة) عن الآخر (يُعرَّف بأنه منخفض التوتر) ؛ لذلك ، في ظل الظروف العادية ، يتحرك المذيب بواسطة التناضح من hypotonic إلى محلول مفرط التوتر. لقد تحدثنا عن الشروط القياسية لأنه ، من خلال اللعب بقوانين الفيزياء ، من الممكن قلب مفهوم التناضح وتفضيل مرور المذيب من التركيز الأكثر تخفيفًا إلى التركيز الأكثر تناظماً (التناضح العكسي).
الضغط التناضحي والتناضح العكسي
بقدر ما تم التعبير عنه حتى الآن ، يستمر التدفق الصافي للمذيب - الناتج عن التناضح - حتى يصل المحلولان إلى نفس التركيز. حسنًا ، يمكن مواجهة هذه الحركة أو إيقافها أو عكسها عن طريق الضغط على المقصورة ذات التركيز الأعلى.
في المثال السابق ، يكفي وضع مكبس في المقصورة B (التي نتذكر أن يكون لها تركيز أعلى) ، ودفعها إلى الأسفل بقوة معينة ، لمصلحة مرور الماء نحو A ؛ في هذه الحالة نتحدث عن التناضح العكسي.
الضغط التناضحي هو الضغط الذي يعارض بالضبط مرور المذيب من خلال الغشاء شبه المنصف ؛ ونتيجة لذلك هو الضغط اللازم لمكافحة التناضح.
وكما ذكرنا حتى الآن ، هناك حلان متساوي التوتر يتمتعان بنفس الضغط التناضحي. للتأكيد على أن الضغط التناضحي يعتمد حصريًا على عدد الجسيمات الموجودة في المحلول وليس على طبيعتها.
التناضح وجسم الإنسان
أغشية البلازما التي تحيط بخلايا الجسم البشري ، في الواقع ، هي أغشية شبه نفاذية ، والتي تسمح للمرور المباشر ، عن طريق التناضح ، من الجزيئات الصغيرة (مثل الماء واليوريا) ، ولكن ليس تلك ذات الوزن الجزيئي العالي (مثل البروتينات والأحماض الأمينية والسكريات). لذلك فإن التوازن التناضحي في سوائل الجسم ضروري لضمان وجود بيئة مثالية للعيش فيها.
إذا أخذنا زنزانة مثل خلية دم حمراء ونغمرها في محلول ناقص التوتر ، فإن هذا - عن طريق التناضح - يعاني من انتفاخ (بسبب دخول الماء) ، والذي يمكن أن يجعله ينفجر. على العكس من ذلك ، إذا تمت مغمورة في محلول مفرط التوتر ، فإن الخلية تمر ، بسبب مرور المياه نحو الخارج ، وهو جفاف شديد يسبب التمزق. لحسن الحظ ، في الكائن البشري يتم غمر الخلايا في حلول متساوية التوتر بالنسبة لبيئتها الداخلية ، وهناك أنظمة مختلفة للحفاظ على هذه السوائل في توازن تناضحي.
الضغط التناضحي وحفظ الطعام
نحن نفكر للحظة واحدة حول المربى محلية الصنع ... يضاف السكر بكثرة ليس فقط لتحسين نكته ، ولكن أيضا وقبل كل شيء لزيادة مدة صلاحيته. ومع ذلك ، يعتبر السكر عنصرا هاما لحياة العديد من الكائنات الحية الدقيقة التي تشارك في تدهور المنتج. هذا التناقض الظاهر مفكك بمفهوم التناضح.
