跨半透膜的渗透如何工作
一只容器被半透膜分成两半,只有水能穿过去。于是水不断从稀的一侧漂向浓的一侧——橙色溶质颗粒留在原地, 蓝色箭头表示这股水的净流动,直到浓侧升高的液位把它顶回平衡。
一只容器被半透膜分成两半,只有水能穿过去。于是水不断从稀的一侧漂向浓的一侧——橙色溶质颗粒留在原地, 蓝色箭头表示这股水的净流动,直到浓侧升高的液位把它顶回平衡。
渗透是水穿过半透膜、从较稀的溶液移向较浓溶液的过程。膜的孔隙很小,水分子能钻过去,较大的溶质颗粒却过不去,于是两侧的表现截然不同。
在这张图上,左半是稀溶液——以水为主,只带少量橙色颗粒;右半则挤满溶质颗粒。一条半透膜把它们分开。
蓝色虚线箭头表示水的净流动方向,自左向右穿过半透膜。红色虚线标出两个液面:稀的一侧更低,浓的一侧已经升高。橙色圆点就是被膜挡住的溶质颗粒。
渗透让水在一切生物体内持续流动:把水拉进植物根系、维持细胞内液体的平衡,也是水过滤和海水淡化的动力。只要两种浓度不同的溶液隔着膜相遇,水就开始朝更浓的一侧漂移。
稀的一侧以水为主、溶质颗粒很少;浓的一侧则挤满颗粒。正是这个颗粒数量的差别,构成了渗透发生的全部原因。
半透膜的孔隙小到只容水分子通过,溶质颗粒钻不进去。所以水可以两个方向穿膜,颗粒却只能困在自己这一侧。
水分子时时刻刻都在两个方向穿过膜。可在浓的一侧,溶质颗粒占去了空间,能溜出去的水分子就更少。于是从稀侧流出的水,比流回来的更多。
由于稀侧失去的水多于得到的水,水便持续朝浓侧移动,正如蓝色箭头所示。颗粒跟不上水的脚步,浓侧于是只增水、不增颗粒。
水在浓侧越积越多,液位随之升高。越高的液柱向下压得越狠,直到它把水顶回膜另一侧的速度,与水流过来的速度一样快。此时两个方向的水流相等,液位不再上升——尽管两侧的浓度仍然不同。
渗透是水穿过半透膜、朝溶质更多的一侧移动。只有水能穿过,溶质颗粒留在原处,所以浓度更高的一侧不断得到水,液位也随之升高。
两侧都有水想要穿膜,但挤满溶质的一侧留给水的空间更小,能跑出去的水分子就更少。于是稀的一侧失去的水比得到的水多,水就朝浓度更高的一侧净流动。
不能。半透膜允许小分子的水通过,却挡住较大的溶质颗粒。正是这一点让两侧表现不同,并把水流推向同一个方向。
当浓侧高出液面产生的压力,正好能顶回溶质施加的吸引时,渗透就停下。此时两个方向的水流相等,尽管两侧浓度仍然不同。
渗透压是指为了阻止水继续流向浓侧所需的额外压力。溶质颗粒越多,它越大——所以很咸或很甜的水能更用力地把水从膜另一侧拉过来。