Osmoza to naturalne zjawisko występujące powszechnie w przyrodzie polegające na przenikaniu wody lub innego rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę, która oddziela dwa roztwory o różnych stężeniach. Czym dokładnie jest osmoza i jaka jest różnica między osmozą, a odwróconą osmozą? Czy filtracja wody za pomocą filtra odwróconej osmozy może być skuteczna?
Osmoza – co to jest?
Termin osmoza oznacza z j. greckiego „pchnięcie” lub „impuls”.
Został on pierwszy raz użyty przez francuskiego fizyka Jean Antoine’a Nolleta w 1748 roku.
Napełnił on świński pęcherz (stanowiący dobrą naturalną błonę półprzepuszczalną) roztworem alkoholu, po czym zanurzył go w wodzie.
Zaobserwował, że pęcherz zaczyna się rozszerzać i napinać, a nawet potrafił pęknąć. Działo się tak dlatego, że woda przenikała przez błonę do środka, gdzie stężenie substancji rozpuszczonej było wyższe.
To proste doświadczenie pozwoliło Nolletowi odkryć, że:
- woda przemieszcza się przez membranę ku roztworowi bardziej stężonemu,
- błona działa jak filtr, przepuszczając tylko niektóre składniki,
- zjawisko to jest naturalne i wywołuje nacisk — to co dziś nazywamy ciśnieniem osmotycznym.
Podsumowując więc zjawisko osmozy zachodzi między dwoma roztworami o różnym stężeniu (gęstości).
Polega ona na przenikaniu rozpuszczalnika (w tym przypadku najczęściej wody) z roztworu o niższym stężeniu (więcej wody) do tego o wyższym stężeniu (mniejsza ilość wody).
Wszystko to zachodzi z użyciem półprzepuszczalnej membrany osmotycznej.
Eksperyment Nolleta zainspirował późniejszych twórców i konstruktorów do tworzenia sztucznych błon półprzepuszczalnych, np. celofanu.
Zjawisko osmozy wykorzystywane jest dzisiaj w wielu dziedzinach życia, zarówno w medycynie (np. podczas dializ), jak i w przemyśle (lakiernictwo, poligrafia, garbarnie).
Czym różni się osmoza od odwróconej osmozy?
Najprościej mówiąc: kierunkiem przepływu rozpuszczalnika. W tym i w tym procesie woda migruje między roztworami o różnych stężeniach.
W przeciwieństwie do tradycyjnej osmozy, w zjawisku odwróconej osmozy mamy do czynienia z przepływem wody pod dużym ciśnieniem z roztworu o większym stężeniu (rzadszego, bardzo rozwodnionego) do tego o mniejszym stężeniu (gęstszego).
Docelowo, po dwóch stronach osmotycznej membrany mają znaleźć się odfiltrowane cząsteczki danej substancji oraz woda.
Filtr do wody z odwróconą osmozą Klarta Aqva – krystalicznie czysta woda dla Twojej rodziny
Nablatowy filtr z odwróconą osmozą Klarta Aqva, łączy filtr RO z 5 innymi systemami filtracji. Dzięki temu eliminuje do 99 % cząsteczek o wielkości od 0,0001 µm.
W ten sposób z wody skutecznie usuwane są:
- Pestycydy i herbicydy
- Chlor, fluor, azotany i siarczany
- Metale ciężkie (ołów, rtęć, kadm)
- Zagrożenia mikrobiologiczne (Giardia, Cryptosporidium)
- Rozpuszczone sole i minerały (TDS)
- Substancje przemysłowe i radiologiczne
Zjawisko odwróconej osmozy wykorzystywane jest powszechnie na świecie do uzdatniania wody. Teraz także i Ty możesz mieć zdrową, krystalicznie czystą wodę w swoim domu.
Gdzie jeszcze wykorzystywana jest osmoza? Osmoza w przyrodzie
Osmoza jest również ważnym zjawiskiem w organizmach. Zauważymy ją przede wszystkim w procesach nerkowych, np. w osmoregulacji, czyli utrzymaniu stałego składu i objętości płynów ustrojowych oraz równowagi wodno-elektrolitowej w organizmie.
Gdy nasze ciało ma deficyt wody, mózg wysyła sygnał do nerek, aby zatrzymał jej więcej, koncertując się na moczu.
Wszystko za sprawą hormonu ADH (z ang. Antidiuretic hormone), który płynie w krwioobiegu do nerek. Hormon ten odpowiedzialny jest za otwieranie kanałów wodnych w nerkach, w sposób czego można zwiększyć ilość wchłanianej wody z moczu do krwiobiegu.
W naturalny sposób zjawisko osmozy wykorzystują tez rośliny. Komórki roślinne celowo wykorzystują osmozę, by zmienić kształt swoich komórek.
Gdy roślina chce się usztywnić, pompuje więcej soli do komórek, które będą gromadzić wodę dzięki zjawisku osmozy. Obrzęk komórek wskutek nagromadzonej wody sprawia, że roślina staje się sztywna i wyprostowana.
Osmoza a dyfuzja? Najważniejsze różnice
Obydwa zjawiska dotyczą przenikania substancji z jednego środowiska do drugiego. Główną różnicą jest jednak przemieszczająca się substancja.
W przypadku osmozy mówimy o przenikaniu rozpuszczalnika (wody lub innej cieczy) z roztworu o niższym stężeniu (więcej wody, rzadszy roztwór) do tego o wyższym stężeniu (mniej wody, gęstszy roztwór).
Poziom wody ulega więc wyrównaniu.
Dyfuzja dotyczy natomiast cząsteczek rozpuszczonych substancji (np. gazów, cieczy, ciał stałych). Jednym z najbardziej obrazowych przykładów jest rozpuszczanie kostki cukru w wodzie.
Ze względu na fakt, iż w osmozie mówimy o ruchu rozpuszczalnika, a dyfuzji o ruchu rozpuszczonej substancji, kierunek zmian stężeń będzie odwrotny.
Najważniejsze różnice pomiędzy tymi dwoma zjawiskami opisaliśmy w tabeli poniżej.
| Osmoza | Dyfuzja | |
| Przemieszczająca się substancja | Rozpuszczalnik (najczęściej woda) | Cząsteczki rozpuszczonej substancji (gazów, cieczy, ciał stałych) |
| Co jest wymagane? | Błona półprzepuszczalna | Nie jest wymagana błona półprzepuszczalna |
| Kierunek ruchu | Ze stężenia niższego rozpuszczonej substancji do wyższego stężenia | Ze stężenia wyższego do niższego |
| Gdzie zachodzi? | Wymiana (z filtracją) płynów w nerkach, wchłanianie wody przez komórki roślinne | Wymiana gazowa w płucach, rozprzestrzenianie się zapachu perfum, rozprzestrzenianie się atramentu w wodzie |
| Związek z drugim procesem | Rodzaj dyfuzji | Nadrzędny proces względem osmozy |
Izabella Romanowska
Ekspertka KlartaEkspertka od oczyszczaczy powietrza z 8 letnim doświadczeniem w branży. Moją pasją jest tworzenie przyjaznych dla środowiska i skutecznych rozwiązań, które pozwolą Ci cieszyć się czystym i świeżym powietrzem w Twoim domu czy biurze.