Błona półprzepuszczalna, odgraniczenie półprzepuszczalne, błona naturalna lub syntetyczna, która stanowi przeszkodę dla cząsteczek substancji rozpuszczonej, mogą natomiast przez nią przenikać cząsteczki rozpuszczalnika (osmoza).
Błona półprzepuszczalna działa na zasadzie selektywnego rozpuszczalnika albo sita przepuszczającego cząsteczki o odpowiednich rozmiarach. Najczęściej wykonana jest z folii z tworzyw sztucznych lub z żelu w materiałach porowatych. Naturalnymi błonami półprzepuszczalnymi są protoplazmatyczne błony komórkowe roślin i zwierząt. Zastosowanie błon półprzepuszczalnych: dializa, w osmometrach, w ultrafiltrach.
Osmoza, dyfuzyjny przepływ cząsteczek rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną z roztworu mniej stężonego do bardziej stężonego.
Komórki organizmów roślinnych i zwierzęcych kontaktowane z roztworem nieizoosmotycznym z treścią komórki (tzn. posiadającym inną liczbę osmotycznie czynnych cząsteczek aniżeli komórki) ulegają powiększeniu i rozsadzeniu (hemoliza) lub kurczą się (plazmoliza), w zależności od stężenia takiego roztworu.
Działaniem zewnętrznego ciśnienia na roztwór można wywołać odwrócenie osmozy. Zjawisko odwróconej osmozy wykorzystywane jest do odsalania wody morskiej.
Ciśnienie osmotyczne1 - różnica ciśnień wywieranych na półprzepuszczalną membranę przez
dwie ciecze, które ta membrana rozdziela. Przyczyną pojawienia się ciśnienia osmotycznego jest
różnica stężeń związków chemicznych lub jonów w roztworach po obu stronach membrany i
dążenie układu do ich wyrównania.
Kontaktujące się roztwory mają termodynamiczną tendencję do wyrównywania stężeń (np. przez
dyfuzję cząsteczek rozpuszczonych związków). W przypadku membrany, która przepuszcza małe
cząsteczki rozpuszczalnika a nie przepuszcza jonów ani większych cząsteczek, jedynym sposobem
wyrównania stężenia roztworów jest przepływ przez membranę rozpuszczalnika. W najprostszym
przypadku, dla roztworów silnie rozcieńczonych, ciśnienie osmotyczne na granicy roztworów "1" i
"2" można wyrazić prostym wzorem:
gdzie π12 = ciśnienie osmotyczne, R = stała gazowa, T = temperatura (w skali Kelwina), [X]1, [X]2
= stężenie molowe związku chemicznego lub jonów, które mogą przepływać przez membranę.
Warto zwrócić uwagę, że:
wzór ten ma sens fizyczny tylko wtedy gdy [X]1 > [X]2 - gdyż ciśnienie osmotyczne jest różnicą
rzeczywistych ciśnień wywieranych przez oba roztwory, stąd "działa" ono od strony bardziej
stężonego roztworu. W przypadku gdy przez membranę może przepływać tylko rozpuszczalnik,
wzór ten trzeba "odwrócić" lub ew. wpisać do niego stężenie rozpuszczalnika, a nie stężenie
rozpuszczonej substancji.
PLAZMOLIZA
Komórka traci wodę, zmiany w obrębie protoplastu. Roztwór hipertoniczny- woda wypływa z
komórki. Plazmoliza graniczna- początek (50%). Potem mamy wypukłą lub wklęsłą.
PRAWA OSMOZY
Potencjał osmotyczny jest wprost proporcjonalny do stężenia roztworu.
Potencjał osmotyczny jest wprost proporcjonalny do temperatury bezwzględnej (w
kelwinach), podniesienie temperatury o 1K powyżej zera bezwzględnego powoduje
wzrost ciśnienia o 1/273
1 molarny roztwór substancji niedysocjujących (cukry, aminokwasy) wywiera
ciśnienie osmotyczne 2,27 MPa. A substancje dysocjujące wywierają wyższe ciśnienie
osmotyczne proporcjonalne do stopnia dysocjacji na jony.
DYFUZJA
Przypadkowy, bezładny ruch cząsteczek danej substancji (ruchy Browna) z jednego punktu
przestrzeni do innego, warunkowane energią kinetyczną, wprost proporcjonalną do temperatury.
Dążenie do maksimum entropii zmusza cząsteczkę do bezładnego przemieszczania się w całej
przestrzeni.
Półprzepuszczalność (selektywność): przez błonę mogą swobodnie przenikać tylko nieliczne związki np. H2O, CO2, glicerol; natomiast większość substancji, aby mogła przeniknąć przez błonę wymaga obecności w błonie odpowiednich układów transportujących, którymi są odpowiednie białka błonowe. Przepuszczalność błony dla danej substancji zależy od rozmiaru i ładunku jej cząsteczki. Na przykład cząsteczki wody z dużą szybkością przedostają się przez szczelinę w podwójnej warstwie lipidowej, powstałą na skutek chwilowego odchylenia się łańcucha kwasu tłuszczowego. Bez trudu przez dwuwarstwę przenikają gazy, np. tlen, CO2 i N2, małe cząsteczki polarne, np. glicerol, i niektóre większe cząsteczki apolarne (hydrofobowe), np. węglowodory. Cząsteczki większe, np. glukoza i jony różnej wielkości nie przedostają się z powodu zbyt dużych rozmiarów lub na skutek odpychania przez ujemnie naładowaną powierzchnię błony. Przepuszczalność dla tych związków wiąże się z występowaniem w błonie specyficznych białek transportujących. Wszystkie błony plazmatyczne są selektywnie przepuszczalne dla różnych rodzajów cząsteczek a wynika to z występowania w poszczególnych typach błon różnych zestawów białek transportujących. W odpowiedzi na zmianę warunków środowiska lub na aktualne zapotrzebowanie komórki błona może czasami stawać się barierą dla danej substancji, w innych natomiast okolicznościach może je aktywnie transportować. Kierując ruchem cząsteczek, komórka jest w stanie zapewnić stałość składu jonowego i cząsteczkowego swego wewnętrznego środowiska.