خاصية اسموزية أمثلة على عملية التناضح
أمثلة على عملية التناضح
عملية التناضح عملية حيوية وموجودة في العديد من العمليات الطبيعية ومنها
- انتقال الماء من وإلى خلية حية الخلايا الحية مثل خلية نباتية خلايا النباتات وال هيموغلوبين و خلية بشرية خلايا بشرية أخرى وغيرها.
- يستغل التناضح في التقنية لفصل المواد، وطبيا في ديال الغسيل الكلوي (تنقية دم المريض من البول عند مرضى الكلى المصابين بقصور كبير في عمل الكلى ).
تفسير أساسي
Osmose en.svg 320 في التناضح يمر الماء عبر الغشاء إلى محلول الملح حتى حدوث توازن للضغط على الجهتين.( إلى اليسار بداية التجربة، إلى اليمين نهاية التجربة.)
يقع التناضح عند وجود غشاء نفاذية (توضيح) شبه نافذ . عند إغراق خلية في كأس من الماء جزيئات الماء تمرّ من الوسط المنخفض التركيز (hypotonic) خارج الخلية إلى الوسط مرتفع التركيز (hypertonic) في الخلية عبر الغشاء شبه النافذ لتحقيق حالة توازن للضغط (isotonic) . الغشاء نافذ بطريقة انتقائية فهو يسمح فقط بمرور مواد معينه ويمنع مرور مواد غيرها .
تفسير مرور الماء عبر الغشاء النصف نافذ من الماء إلى محلول ملحي تتصرف حبيبات الملح الذائبة في الماء كما لو كانت غاز ا ، ويكون لها ضغط معين يعتمد على تركيز المحلول . هذا الضغط يحاول أن يزيد من حجمه وذلك بالضغط على سطح المحلول في الأنبوب من أسفل إلى أعلى . فيرتفع سطح المحلول ساحبا معه ماء من الناحية الأخرى للغشاء (الغشاء يسمح بمرور جزيئات الماء ولا يسمح بمرور جزيئات الملح) . يرتفع عمود المحلول تحت هذا الضغط الداخلي فيه (ضغط جزيئات الملح) وينخفض عمود الماء في ناحية الماء النقي.
أمثلة من التناضح
Cherry thumb 270 ثمرات كرز الكرز .
الضغط التناضحي أو الضغط الأزموزي هو السبب الرئيسي لامتصاص النباتات للماء، فماء التربة بصفة عامة يكون ضغطه التناضحي اقل من الضغط الموجود داخل الشعيرات الماصة في الجذور مما يؤدي إلى مرور الماء من التربة إلى الجذور وليس العكس. عندما توضع خلية من نبتة في محلول مرتفع التركيز تبدأ هذه النبتة في الانكماش بسبب خروج الماء منها وانتشاره في المحلول مرتفع التركيز لتكوين حالة توازن للضغط.
يمكن مشاهدة التناضح كذلك عند وضع شرائح البطاطا في محلول من ماء الماء المالح، فبعد مدة تبدأ هذه الشرائح في فقدان الماء والانكماش. كما نشاهد في مزارع الكريز انفجار ثمرات كرز الكرز عند هطول مطر لمدة طويلة حيث تمتص الثمرة - بما فيها من محلول سكري - ماء زائدا عن الحد ويتمزق غلافها.
تحلية المياه
مقال تفصيلي تناضح عكسي
يُستخدم أسلوب اسمه «الضغط الأزموزي العكسي» لتحلية مياه البحر و مياه الآبار واستخراج ماء عذب منها. تلك العملية تتم بطريقة معكوسة لظاهرة الضغط الأزموزي المعروفة طبيعيا. في تلك الطريقة يوضع الماء المالح تحت ضغط عال، أعلى من الضغط الأزموزي ، فتنتقل جزيئات الماء من الماء المالح إلى الماء العذب عبر الغشاء، ونحصل على ماء عذب. تعتمد تلك الطريقة على مقدار الضغط المسلط على المحلول وعلى نوع الغشا. وتوجد أبحاث كثيرة بغرض الوصول إلى التركيبة المثلى للغشاء بالطرق الكيميائية للارتفاع بكفاءة عملية الفصل.
تطبيق قانون الغازات
تنطبق قوانين الغازات غاز مثالي للغازات المثالية مثل قانون بويل و قانون جاي-لوساك و قانون أفوجادرو أيضا على حالة سائل مخفف.
فيكون الضغط الأزموزي
- متناسبا طرديا مع تركيز مولي التركيز المولي للمادة المذابة.
- متناسبا طرديا مع صفر مطلق درجة الحرارة المطلقة .
- في المحاليل يعتمد الضغط الأزموزي على عدد جسيمات المادة المذابة فقط (تركيزها المولي).
- يبلغ الضغط الأزموزي لمحلول مكون من 1 مول من المذاب في 4و22 لتر سائل مذيب 101,325 باسكال كيلوباسكال (1 ضغط جوي قياسي) عند درجة حرارة 273 كلفن (0 درجة مئوية ).
تؤدي تلك الشروط إلى قانون فان هوف للضغط الأزموزي الضغط الأزموزي يعادل ضغط غاز له نفس العدد من الجسيمات n عند درجة حرارة T ، فيكون
- Pi n cdot k cdot T c cdot R cdot T
تعني Pi في هذه المعادلة الضغط الأزموزي بوحدة باسكال .
- c n/V تركيز التركيز المولي في المحلول.
- k ثابت بولتزمان .
- R ثابت الغازات العام .
- T درجة الحرارة المطلقة كلفن .
ينطبق هذا القانون في صورته الحالية على سائل مخفف
( 0)، فينطبق بالنسبة إلى الكمونات الكيميائية
- mu^ (1) > mu^ (2)
وعند الوصول إلى حالة التوازن
(dG 0)
- mu^ (1) mu^ (2)
هذا بالنسبة إلى مادة واحدة مذابة في سائل. أما إذا كان لدينا عدة مواد ذائبة في السائل فلا بد من صياغة العلاقات المذكورة أعلاه بأخذ كمون كيميائي الكمونات الكيميائية لجميع المواد المذابة في الاعتبار (أنظر قسم الجهد الأزموزي في المحاليل الغير مثالية).
شرط الوصول غإلى حالة التوازن في الظاهرة الأزموزية يعتمد على أن تكون الكمونات الكيميائية للمادة التي تعبر الغشاء (وهي تكون في الغالب السائل المذيب) تكون كموناتها على الناحيتين متساوية. وطالما كان في النظام اختلاف في الكمونين فسوف تنتقل جسيمات للمادة في اتجاه الكمون المنخفض .
الضغط الأسموزي للمحاليل غير المثالية
لا ينطبق قانون فان هوف عل المحاليل غير المثالية (المحاليل المركزة) حيث يحدث فيها تآثر بين الجزيئات بعضها البعض ولا يمكن إهمالها. عندئذ لا بد من استخدام كمون كيميائي الكمون الكيميائي من معادلة جيبس العامة. في حالة توازن ترموديناميكي التوازن الترموديناميكي يبلغ الإنثالبي الحر ( طاقة غيبس الحرة ) في الخلية الأزموزية نهاية صغرى
- mbox d G V cdot mbox d p - S cdot mbox d T + sum^N_ i 0 mu_i cdot mbox d n_i 0
وبافتراض أن العملية تتم في درجة حرارة ثابتة، تتبسط المعادلة إلى
- 0 V cdot mbox d p + sum^N_ i 0 mu_i cdot mbox d n_i
وعندما يكون الضغط المحيط متساويا يبلغ التغير في الضغط الأزموزي
- mbox d Pi - frac sum^N_ i 0 mu_i cdot mbox d c_i V
أي أن الضغط الأزموزي Pi ينتج من تركيز التركيزات المولية c_i
الناشئة عن تغير جميع كمون كيميائي الكمونات الكيميائية mu. وقد أخدت في هذه المعادلة تأثيرات الخلط في الاعتبار. وفي أغلب الأحوال نهمل تلك التأثيرات التي تحدث بين المواد الذائبة بعضها البعض وكذلك تركيز السائل المذيب
- Pi - frac RT V cdot sum^ N _ i 1 Delta (c_i cdot ln a_i
ight)
كما يمكننا تبسيط المعادلة مرة ثانية بإهمال التآثر بين الجزيئات الذائبة وجزيئات السائل المذيب أيضا. في تلك الحالة يمكن اعتبار فاعلية كيميائية الفاعلية الكيميائية a_i لتلك المواد مساوية 1 ، ونصل إلى معادلة تقريبية
- Pi approx -frac RT V cdot sum^ N _ i 1 Delta c_i
ولكن يجب ملاحظة أن هذا التقريب يؤدي عند التركيزات العالية إلى أخطاء قد تصل إلى 50 ، خصوصا بسبب إهمالنا للتآثرات بين الجزيئات بعضها البعض.
يُسمى الضغط الأزموزي السالب الإشارة أحيانا «الجهد الأزموزي» ويرمز له بالرمز psi_o.
الضغط الأزموزي في الكائنات الحية
لل ضغط اسموزي ضغط الأزموزي أهمية كبيرة في تكوين الكائنات الحية وسير العمليات الحيوية فيها. فكل خلية محاطة بغشاء يكون حائلا بالنسبة إلى الانتقال العشوائي للمواد، إلا الماء الذي هو السائل المذيب فيمكنه الانتقال عبر الغشاء. وحتى الخلية نفسها فيوجد في داخلها جسيمات تغطيها أغشية هي الأخرى تسمح بمرور أنواع الجزيئات. وتوجد النباتات في حالة تبادل مستمر مع الماء، حيث تمتص وتنقل وتطرد ماء. وخلايا فقريات الحيوانات الفقرية تحيطها سائل الدم و البلازما .
تطبيقات
قياس الأسمولية
يعتبر قياس الأسمولية إنج Osmolarity بواسطة الطرق الأزموزية من أحد الأعمال الرئيسية في مجال العلوم البيولوجية. ويستخدم في حالة العمل على خلايا حية محلول منظم لتفادي حدوث تفاعلات غير مرغوبة فيها تحت تأثير الإجهاد الأزموزي. فمثلا عند فصل البروتوبلاست ( جبلة مجردة ) يمكن أن يتسبب استخدام محلول منظم زائد التركيز في تمزيق . وعند تركيب تلك المحاليل المنظمة في المختبر فيمكن قياس المولية الأزموزية لها ومقارنتها بالقيم المناسبة لها.
في الطب عند ال علاج بالقسطرة الوريدية يستخدم محلول ملحي بغرض عدم الاضرار بخلايا الجسم عن طريق الضغط الأزموزي . وهو محلول مكون من الماء ويحتوي على 0,9 (وزنا ) من ملح الطعام ، وتبلغ المولية الأزموزية لهاذا المحلول 308  mosmol/لتر وهي تعادل تقريبا تلك بلازما الدم لبلازما الدم ، وهو يعادل ضغطا أزموزيا قدره 7و0 باسكال ميجا باسكال . أما في حالة استخدام ماء نقيا عند العلاج ب القسطرة الوريدية فقد يؤدي ذلك الفرق في الضغط في انفجار بعض خلايا الدم.
غسيل الكلى
مفصلة غسيل الكلى
تستخدم أغشية في عملية غسيل الكلى لها خاصية السماح لجزيئات وأيونات يبلغ حجمها أقل من حجم معين، وفي نفس الوقت تكون مانعة لمرور جزيئات بروتين أو أحماض نوكليين. بتلك الطريقة يمكن فصل مواد ذات تركيب جزيئي صغير الحجم وعزلها أو خفض كمياتها إلى مستويات مناسبة . يُملأ - بحسب الطريقة المستخدمة - المحلول الديالي في وعاء (خرطوم ديالي ) ويغطس هذا في محلول ديالي ويبقي فيه فترة زمنية . أو يبقي المحلول المراد دياليته ، مثلما في حالة ديال الدم ، معزولا بواسطة غشاء عن محلول التنقية . وتطبق طرق الديال في الطب بغرض تنظيف الدم ، كما تُستغل في الصناعة وفي هندسة العمليات الصناعية (مثل تحضير البيرة الخالية من الكحول ).
تناضح عكسي
مفصلة تناضح عكسي
يتم التناضح العكسي أو « الضغط الأزموزي المعكوس » عن طريق رفع الضغط في نظام مكون من ماء ومحلول به مادة ذائبة ويفصلهما غشاء نصف نافذ. يعمل رفع الضغط فوق ناحية ماء المحلول على زيادة تركيز المحلول ( يعمل رفع الضغط على المحلول على إجبار جزيئات الماء المرور عبر الغشاء في الاتجاه المعاكس ، أي من المحلول إلى الماء العذب). وتستخدم تلك الطريقة في فصل الماء العذب عن ماء البحر المالحة. ولكن لا بد من بذل طاقة لتوليد هذا الضغط .
(في عملية استخلاص ماء عذب من ماء البحر يتم عادة عن طريق تبخير مياه البحر وتكثيف البخار. أي يتم هذا عن طريق إمداد ماء البحر الموجود في غلاية طاقة بطاقة حرارية من الخارج لإجراء التبخير. ويعطينا الضغط الأزموزي المعكوس طريقة ثانية لاستخلاص ماء عذب من ماء البحر (اقرأ محطة تناضح عكسي ). أي تتفق الطريقتان في كونهما تحتاجان إلى طاقة خارجية لفصل الملح عن الماء ، وهذا ما تقوله القانون الثاني للديناميكا الحرارية قوانين الترموديناميكا .
محطة قوى بالضغط الأزموزي
مفصلة محطة قوى بالضغط الأزموزي
بنيت فكرة محطة القوى التي تعمل بالضغط الأزموزي علي استغلال عمل (ترموديناميك) الشغل الناتج من الضغط الأزموزي لإنتاج الطاقة . وتستغل محطة القوى الفرق في كمون كيميائي الكمون الكيميائي بين ماء البحر المحتوي على الملح والكمون الكيميائي للماء العذب ، وتشغيل توربين يحرك مولد كهربائي لإنتاج التيار الكهربائي.
يمر ماء عذب في أنبوب عبارة عن غشاء نصف نافذ خلال ماء البحر فيرتفع الضغط في الماء المالح . ويوجه جزء من الماء ذو الضغط العالي ( وهو ماء نصف مالح حيث اكتسب جزءا من الماء العذب) ، يوجه إلى توربين لإدارته ، بينما الجزء الأكبر من هذا الماء (2/3 الكمية) إلى مبادل للضغط يعمل على رفع ضغط ماء البحر المسحوب .Statkraft Osmotic Power (PDF, engl.)
وقد أنشئت محطات قوى تجريبية للعمل بهذه الطريقة بغرض دراستها وتحسينها ، ولكن لم تدخل حيز التطبيق الصناعي لإنتاج الطاقة . تصل قدرة المحطات التجريبية إلى نحو 3 ميجاوات وتعمل منذ عدة سنوات ويجرى تطويرها وتحسينها.Bericht der Financial Times Deutschland vom 23. Jan. ] وقد شيدت أول محطة طاقة صغيرة في النرويج في خليج أوسلو في وتسمى محطة توليد الطاقة بـ«ستاتكرافت» نرو Statkraft Hurum saltkraftverk وهي حاليًا أكبر محطة تستغل ضغط التناضح لإنتاج الكهرباء.[http //www.statkraft.com/presscentre/press-releases/ /crown-princess-mette-marit-to-open-the-worlds-first-osmotic-power-plant.as Statkraft Press itteilung 24. Nov. (engl.)
S ipermeable m brane (svg).svg تصغير غشاء نصف نافذ ، تنفذ خلاله الجسيمات الصغيرة ولا تنفذ الجسيمات الكبيرة .
Erythrozyten und Osmotischer Druck.svg 280 تأثير ضغط التناضح على خلية الدم الحمراء
Plasmolyse Pflanzenzelle.svg 280 حالات الضغط التناضحي في الخلية النباتية.
التناضحالهيئة الذرية السورية] مكتب تنسيق التعريب ، تاريخ الولوج 24 شباط http //basm.kacst.edu.sa/ViewTerm.as ?termid 3754 بنك باسم للمصطلحات، المصطلح في مجال الطب والأحياء والكيمياء المعجم الطبي الموحد معجم المصطلحات العلمية والفنية والهندسية الجديد معجم مرعشي الطبي الكبيرقاموس المورد، البعلبكي، ببروت، لبنان أو
الخاصية الأسموزيةhttp //uqu.edu.sa/page/ar/127140 جامعة أم القرىhttp //www.webteb.com/article-14199/ D8 A7 D8 B6 D8 B1 D8 A7 D8 B1- D8 A7 D9 84 D9 85 D9 84 D8 AD- D8 B9 D9 84 D9 89- D8 A7 D9 84 D8 B5 D8 AD D8 A9 ويب طب؛ تاريخ الولوج 23 http //basm.kacst.edu.sa/ViewTerm.as ?termid 18576 بنك باسم للمصطلحاتكتاب العلوم الحياتية للصف التاسع، المملكة الاردنية الهاشمية، الجزء الأول، صفحة 57، طبعة عام .http //www.docstoc.com/docs/51812781/Biology_G11_P1 top كتاب الأحياء للصف الحادي عشر، الجزء الأول، صفحة 41، دولة فلسطين.http //www.redsoft.org/ebook/12/books/22/b1222.swf كتاب الأحياء للصف الحادي عشر العلمي ص40، دولة الكويتhttp //www.y enmoe.net/Course.as كتاب الأحياء للصف الأول الثانوي، صفحة 108، دولة اليمن.http //www.edu.gov.ly/appointments-and-decisions-and-plans-2/10002- D8 A7 D9 84 D9 85 D9 86 D9 87 D8 AC- D8 A7 D9 84 D8 AF D8 B1 D8 A7 D8 B3 D9 8A- D9 84 D9 84 D8 B5 D9 81- D8 A7 D9 84 D8 A3 D9 88 D9 84- D9 85 D9 86- D8 A7 D9 84 D8 AA D8 B9 D9 84 D9 8A D9 85- D8 A7 D9 84 D8 AB D8 A7 D9 86 D9 88 D9 8A- D9 84 D9 84 D8 B9 D8 A7 D9 85- D8 A7 D9 84 D8 AF D8 B1 D8 A7 D8 B3 D9 8A-214- - D9 85.html كتاب الأحياء للصف الأول الثانوي، صفحة 28، الجماهيرية الليبية. أو
الحلول أو
التنافذ أو
الأزموزيةقاموس أطلس الحديث.http //ldlp-dictionary.com/dictionaries/results المعجم الطبي أو
التنافذ الغشائي أو
الأسموزيةhttp //basm.kacst.edu.sa/default.as بنك باسم للمصطلحات، مجال علم الأحياء والطب البيطريمقرر فسيولوجيا النبات، د. محب طه صقر أستاذ فسيولوجيا النبات بكلية الزراعة بجامعة المنصورة.https //www.moe.gov.ae/arabic/pages/grade11.as كتاب المعلم لمادة الأحياء، الصف الحادي عشر، الجزء الأول، صفحة 6، فصل الاتزان الداخلي والنقل، دولة الإمارات العربية المتحدةhttp //www.edu.gov.ly/appointments-and-decisions-and-plans-2/10002- D8 A7 D9 84 D9 85 D9 86 D9 87 D8 AC- D8 A7 D9 84 D8 AF D8 B1 D8 A7 D8 B3 D9 8A- D9 84 D9 84 D8 B5 D9 81- D8 A7 D9 84 D8 A3 D9 88 D9 84- D9 85 D9 86- D8 A7 D9 84 D8 AA D8 B9 D9 84 D9 8A D9 85- D8 A7 D9 84 D8 AB D8 A7 D9 86 D9 88 D9 8A- D9 84 D9 84 D8 B9 D8 A7 D9 85- D8 A7 D9 84 D8 AF D8 B1 D8 A7 D8 B3 D9 8A-214- - D9 85.html كتاب الأحياء للصف الأول الثانوي، صفحة 26، الجماهيرية الليبية. أو
الانتضاحhttp //basm.kacst.edu.sa/ بنك باسم للمصطلحات أو
الانتشار الغشائي يونانية ل½ دƒخ¼دŒد‚ «دفع» إنج Osmosis ، هي صافي حركة انتقال جزيء جزيئات ماء الماء عبر غشاء نفاذية (توضيح) نصف نافذ من منطقة ذات كثافة مائية مرتفعة (تركيز مخفف للذوائب) إلى منطقة ذات كثافة مائية منخفضة (تركيز أعلى للذوائب) دون الحاجة لاستهلاك طاقة . الغشاء النصف نافذ يسمح بنفوذ الماء ( مذيب المذيب ) ولا يسمح بنفوذ ذوائب الذوائب (solute) مما يؤدي إلى تدرج في ضغط الضغط] عبر الغشاء.
نأتي بأنبوب زجاجي ذو فرعين على شكل U ونفصل بين فرعيه بوضع غشاء نصف نافذ. ونملأ الفرع اليميني بالماء ونملأ الفرع اليساري بمحلول ماء مذاب فيه ملح، بحيث يكون ارتفاع عامود الماء في الفرع اليميني مساويا لارتفاع المحلول الملحي في الفرع اليساري وننتظر بعضا من الوقت. نشاهد بعد فترة من الزمن أن عمود الماء في الفرع اليميني ينخفض، ويرتفع عامود المحلول في الفرع اليساري. ويظل الماء في فرعه خاليا من الملح، ويبقى الملح محصورا في عموده.
ويظل الماء ينتقل عبر الغشاء من عامود الماء النقي إلى عامود المحلول الملحي حتي يصل إلى نهاية عظمى عند ارتفاع ثابت. ويسمى فرق ارتفاع عمودي الماء والمحلول
بالضغط الأزموزي أو
ضغط التناضح.
التعليقات
لم يعلق احد حتى الآن .. كن اول من يعلق بالضغط هنا