ماهو الضغط الاسموزي

• ذات صلة
• الضغط الهيدروستاتيكي
• ما هو الفرق بين الأندرويد والآيفون؟

ما هو الضغط الإسموزي؟

الضغط الإسموزي أو الضغط التناضحي Osmotic pressure هو الضغط اللازم لمنع انتشار الماء أو السوائل عبر حاجزٍ ما، وبلغة أخرى فأن الضغط الإسموزي يشير إلى مدى صعوبة تدفق الماء لاجتياز هذا الحاجز وانتشاره إلى الجهة المقابلة منه، وعادةً ما يرتبط الضغط الإسموزي بتركيز السائل المُذاب، الذي ينتقل من المناطق ذات التركيز العالي إلى المناطق ذات التركيز المنخفض بفعل الضغط الإسموزي، لكن بالطبع لا يوجد رغبة باطنية للماء للحركة، وإنما هو امتداد للقانون الطبيعي الذي ينص على أن كل المادة ستُوزع بشكل عشوائي بمرور الوقت، وعندما تختلف تركيزات المواد في منطقتين وتتلامس المناطق مع بعضها البعض، فإن الحركة العشوائية للجزيئات ستؤدي إلى انتشار المواد حتى يصبح المحلول موحدًا وذا تركيز واحد في جميع أنحائه.^[١]

أمّا مفهوم الاسموزية أو التناضح Osmosis، فهو يدل على الانتشار الخاص للمياه من خلال غشاء شبه نفاذ، لذلك ففي حالة التناضح لا يمكن للمُذابات أن تتحرك لأنها لا تستطيع المرور عبر الغشاء، لكن ومع ذلك، يمكن للماء أن يتحرك ويمر عبر الغشاء إلى منطقة ذات تركيز أعلى، وهذا يؤدي إلى تغيير في الحجم الكلي للماء على كل جانب من الغشاء؛ فقد ينتهي جانب الغشاء الذي يحتوي على المزيد من المواد المذابة بمزيد من الماء، وعند تطبيق هذا الأمر على جسم الإنسان، فمن الممكن أن يؤدي إلى مشاكل للخلايا، مثل حدوث تفجر في الخلايا في حال تحرك الكثير من الماء إلى الخلية عبر غشاء الخلية، أو حدوث الجفاف إذا فقدت الكثير من الماء، وهذا العامل مهم في الأحياء لأن بيئة الخلايا الداخلية تختلف عن بيئتها الخارجية، وإذا تغيرت البيئة خارج الخلية، فقد يتسبب ذلك في تدفق الماء إلى الخلايا أو خارجها.^[١]

كيف يمكن حساب الضغط الإسموزي؟

الضغط الإسموزي هو ببساطة انتشار السائل من خلال غشاء شبه نفاذ، لذا فإن قياسه يعتمد على حساب فرق الضغط اللازم لإيقاف تدفق هذا المذيب أو السائل عبرالغشاء، وفي المحصلة فإن الضغط الإسموزي للمحلول يتناسب مع التركيز المولي للجزيئات الذائبة فيه، ومن الممكن حساب الضغط الإسموزي باتباع القاعدة التالية:[٢]

Π = nRT/V = MMRT

وتشير الرموز الواردة في المعادلة أعلاه إلى قياسات تخص كل من السائل والمذيب كالآتي:^[٢]

• Π هو الضغط الأسموزي.
• R هو ثابت الغاز المثالي (0.0821 L atm / mol K) ،
• T هي درجة الحرارة بوحدة الكلفن.
• n هو عدد مولات المذاب الموجود.
• V هو حجم المحلول (nV هو التركيز المولي للمذاب).
• MM هي الكتلة المولية للمذاب

تطبيقات عملية على الضغط الإسموزي

هنالك الكثير من التطبيقات الطبيعية والصناعية المرتبطة بمبادىء الضغط الإسموزي، وفيما يلي مجموعة منها وفي مختلف المجالات:^[٣]

دور الضغط الإسموزي في سلوك الخلية والمياه المالحة

تتصرف الخلايا في جسم الإنسان وفي أجسام جميع الكائنات الحية كأنها محاليل موجودة في غشاء شبه نافذ، وتعتمد صحة وبقاء الكائنات على قدرة خلاياها على الحفاظ على تركيز ثابت ومعين للمواد المذابة في محلولها، وغالبًا تتمكن الخلايا من تثبيت تركيز الأملاح بالإعتماد على الضغط الإسموزي.^[٣]

الضغط الإسموزي في النباتات

تعتمد النباتات على الاسموزية لنقل المياه من جذورها إلى أوراقها؛ فكلما اتجهنا نحو الجزء العلوي من النبات، زاد تركيز المذاب، مما يخلق فرقًا في الضغط الاسموزي، وهنا يأتي دور الاسموزية لسحب الماء إلى أعلى، لتعمل على حماية الأوراق من فقدان الماء من خلال التبخر، وتقيها من الجفاف كوّنها توصل الماء من جذر النبات لأوراقه وأجزاءه العليا.^[٣]

الضغط الإسموزي والطب

الضغط الإسموزي له آثار عديدة فيما يتعلق بالرعاية الطبية، لا سيما في الحالات الطبية التي تستلزم تخزين خلايا الدم الحمراء؛ فعادةً ما يتم حفظها في محلول بلازما متساوي التوتر أيّ أنه يحتوي على نسب معينة من الأملاح والبروتينات؛ لإن، وضع خلايا الدم الحمراء في محلول منخفض التوتر أو في محلول يحتوي على تركيز مذاب أقل من الخلايا نفسها، قد يجعلها تصبح صالحة لنقلها للمريض.^[٣]

دور الضغط الإسموزي في حفظ الفواكه و اللحوم

تُستخدم الإسموزية أيضًا لحفظ الفواكه واللحوم على الرغم من أن العملية مختلفة تمامًا بالنسبة للاثنين؛ ففي حالة الفاكهة، يتم استخدام الضغط الإسموزي لتجفيفها، بينما في حفظ اللحوم، يساعد الضغط الإسموزي في سحب الملح إليها، وبالتالي منع دخول البكتيريا إليها.^[٣]

دور الضغط الإسموزي في تحلية المياه

تُستخدم مبادئ الضغط الإسموزي في تحويل المياه المالحة إلى مياه صالحة، وفي الواقع، ليس الضغط الإسموزي، بل الضغط الإسموزي العكسي هو الذي يحول المياه المالحة من المحيط إلى مياه يمكن استخدامها للاستحمام والزراعة، وفي بعض الحالات للشرب.[٣]

قد يُهِمُّكَ: تأثير التغير في الضغط الإسموزي على الخلية

يشتهر الضغط الاسموزي بكونه أحد العوامل المهمة لعمل الخلايا ووظائفها الحيوية؛ فهو يعمل على معادلة تركيزات المواد الذائبة على جانبي الأغشية النفاذّة، فتبرز أهميته في الأنظمة البيولوجية لأن الأغشية البيولوجية شبه منفذة، وبشكلٍ عام، فإن غشاء الخلية غير منفذ للجزيئات الكبيرة والقطبية؛ مثل الأيونات والبروتينات والسكريات، لكن ومع ذلك، فهو قابل للاختراق للجزيئات غير القطبية أو الطاردة للماء؛ مثل الدهون وكذلك الجزيئات الصغيرة مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين وأكسيد النيتريك وما إلى ذلك، لذا يُوفر الضغط الاسموزي الوسيلة الأساسية التي يتم من خلالها نقل الماء داخل وخارج الخلايا، وفي حالات استزراع الخلايا داخل المتختبرات من الضروري وجود الضغط الاسموزي الصحيح أيضًا، وعلى العموم من الممكن أن تتأثر الخلية بالضغط الإسموزي بثلاث طرق، وهي:^[٤]

• إذا كان وسط الخلية وضغطها الإسموزي منخفض Hypotonic : إذا كان وسطها عبارة عن محلول مخفف بتركيز ماء أعلى من الخلية، فستمتلىء الخلايا بالماء، وهو ليس بالأمر الصحي بالطبع.
• إذا كان ضغط الخلية الإسموزي مساوي للضغط الإسموزي الخارجي Isotonic: إذا كان وسطها له نفس تركيز الخلية، فلن يكون هناك حركة صافية للمياه عبر غشاء الخلية.
• إذا كان وسط الخليّة مفرط التوتر Hypertonic: إذا كان وسطها عبارة عن محلول مخفف بتركيز ماء أقل من الخلية، فستفقد الخلية الماء عبر الإسموزية، وتُصاب بالجفاف.

وباختصار فإن هذا يعني هذا أنه إذا تم وضع خلية في محلول يحتوي على تركيز مُذاب أعلى من تركيزها، فسوف تذبل وتتلاشى، بينما إذا تم وضعها في محلول بتركيز مذاب أقل من تركيزها، فتتوسع الخلية وتنفجر في النهاية.

المراجع

1. ^ ^{أ ب} "Osmotic Pressure", biologydictionary, 28/4/2017, Retrieved 1/1/2021. Edited.
2. ^ ^{أ ب} "Osmotic Pressure", chem.libretexts, 23/9/2020, Retrieved 1/1/2021. Edited.
3. ^ ^{أ ب ت ث ج ح} "Osmosis - Real-life applications", scienceclarified, Retrieved 1/1/2021. Edited.
4. ↑ "Other Environmental Growth Factors", courses.lumenlearning, Retrieved 1/1/2021. Edited.