تعريف الخاصية الاسموزية وأنواعها
الخاصية الأسموزية
الخاصية الاسموزية أو التناضح هو عملية سلبية وتحدث دون أي إنفاق للطاقة إنه ينطوي على حركة الجزيئات من منطقة ذات تركيز أعلى إلى تركيز أقل حتى تصبح التركيزات متساوية على جانبي الغشاء ويمكن أن يخضع أي مذيب لعملية التناضح بما في ذلك الغازات والسوائل فوق الحرجة.
حلول الأسموزية
هناك ثلاثة أنواع مختلفة من الحلول:
- محلول متساوي التوتر: هو محلول له نفس تركيز المواد المذابة داخل وخارج الخلية.
- محلول مفرط التوتر: هو محلول يحتوي على تركيز مذاب أعلى خارج الخلية منه بالداخل.
- المحلول منخفض التوتر: هو المحلول الذي يحتوي على تركيز مذاب أعلى داخل الخلية منه في الخارج.
تأثير التناضح على الخلايا
يؤثر التناضح على الخلايا بشكل مختلف وسوف تتلاشى الخلية الحيوانية عند وضعها في محلول منخفض التوتر مقارنةً بالخلية النباتية كما تحتوي الخلية النباتية على جدران سميكة وتتطلب المزيد من
الماء
ولن تنفجر الخلايا عند وضعها في محلول منخفض التوتر وفي الواقع يعتبر المحلول منخفض التوتر مثالياً لخلية نباتية
بينما تعيش الخلية الحيوانية فقط في محلول متساوي التوتر وفي محلول متساوي التوتر لم تعد خلايا النبات منتفخة وتتدلى أوراق النبات كما يمكن إيقاف التدفق التناضحي أو عكسه ويسمى أيضاً بالتناضح العكسي عن طريق ممارسة ضغط خارجي على جوانب المذاب ويسمى الحد الأدنى من الضغط المطلوب لإيقاف نقل المذيب بالضغط الاسموزي.
تعريف الضغط الإسموزي
الضغط الاسموزي هو الضغط المطلوب لمنع الماء من الانتشار عبر الغشاء عن طريق التناضح ويتحدد بتركيز المذاب كما ينتشر الماء في منطقة التركيز الأعلى من منطقة التركيز المنخفض وعندما يختلف تركيز المواد في المنطقتين المتلامستين ستنتشر المواد حتى يصبح التركيز موحداً طوال
الوقت
.
يمكن
حساب
الضغط الاسموزي باستخدام المعادلة:
Π = MRT
حيث Π تشير إلى الضغط الاسموزي.
M هو التركيز المولي للمذاب.
R هو ثابت الغاز.
T هي درجة الحرارة.
أنواع الخاصية الاسموزية
التناضح نوعان:
-
التناضح الداخلي “Endosmosis”:
عندما يتم وضع مادة في محلول منخفض التوتر تتحرك جزيئات المذيب داخل الخلية وتصبح الخلية منتفخة أو تتعرض للانحلال. -
التناضح الخارجي “Exosmosis”:
عندما يتم وضع مادة في محلول مفرط التوتر تتحرك جزيئات المذيب خارج الخلية وتصبح الخلية مترهلة أو تخضع لتحلل البلازما.
أهمية التناضح
- يؤثر التناضح على نقل العناصر الغذائية وإطلاق نفايات التمثيل الغذائي.
- إنها مسؤولة عن امتصاص الماء من التربة وتوصيله إلى الأجزاء العليا من النبات من خلال نسيج الخشب.
-
يعمل على استقرار
البيئة
الداخلية للكائن الحي عن طريق الحفاظ على
التوازن
بين الماء ومستويات السوائل بين الخلايا. - يحافظ على تصلب الخلايا.
- إنها عملية تحافظ بها النباتات على محتواها المائي على الرغم من فقدان الماء المستمر بسبب النتح.
- تتحكم هذه العملية في انتشار الماء من خلية إلى أخرى.
- يؤدي التناضح إلى تورم الخلايا الذي ينظم حركة النباتات وأجزاء النبات.
- يتحكم التناضح أيضاً في تفكك الفاكهة و sporangia.
- الضغط الأسموزي العالي يحمي النباتات من إصابات الجفاف.
أمثلة على الخاصية الأسموزية
يلعب التناضح دوراً مهماً في النباتات والحيوانات وكذلك في البشر وفي الخلية الحيوانية يساعد التناضح في امتصاص الماء من الأمعاء إلى الدم.
من الأمثلة على التناضح:
- امتصاص الماء من التربة يرجع إلى التناضح وجذور النبات لها تركيز أعلى من التربة لذلك يتدفق الماء إلى الجذور.
- تتأثر الخلايا الحامية للنباتات أيضاً بالتناضح وعندما تمتلئ الخلايا النباتية بالماء تنتفخ الخلايا الحامية وتفتح الثغور.
-
إذا تم وضع أسماك المياه العذبة أو المياه المالحة في الماء بتركيزات مختلفة من
الملح
فإن الأسماك تموت بسبب دخول أو خروج المياه في خلايا الأسماك. - يتأثر البشر المصابون بالكوليرا أيضاً بالتناضح والبكتيريا التي تكتظ بالأمعاء تعكس تدفق الامتصاص ولا تسمح للأمعاء بامتصاص الماء مما يؤدي إلى الجفاف.
- عندما يتم وضع الأصابع في الماء لفترة أطول من الوقت فإنها تصبح فريسة بسبب تدفق الماء داخل الخلايا.
الفرق بين الخاصية الأسموزية وخاصية الانتشار
خاصية الانتشار
- ينتقل أي نوع من المواد من منطقة ذات أعلى طاقة أو تركيز إلى منطقة ذات طاقة أو تركيز أقل.
- يمكن أن يحدث الانتشار في أي وسيط سواء كان سائلاً أو صلباً أو غازياً.
- لا يتطلب الانتشار غشاء شبه نافذ.
- تركيز مادة الانتشار يساوي لملء الفراغ المتاح.
- لا ينطبق الضغط الهيدروستاتيكي وضغط التورغ عادة على الانتشار.
- لا يعتمد الانتشار على جهد المذاب أو جهد الضغط أو إمكانات الماء.
- يعتمد الانتشار بشكل أساسي على وجود جزيئات أخرى.
- الانتشار هو عملية سلبية.
- الحركة في الانتشار هي معادلة التركيز (الطاقة) في جميع أنحاء النظام.
الخاصية الأسموزية
- ينتقل الماء فقط أو مذيب آخر من منطقة عالية الطاقة أو التركيز إلى منطقة ذات طاقة أو تركيز أقل.
- يحدث التناضح فقط في وسط سائل.
- يتطلب التناضح غشاء نصف نافذ.
- لا يصبح تركيز المذيب متساوياً على جانبي الغشاء.
- الضغط الهيدروستاتيكي وضغط التورم يعارضان التناضح.
- يعتمد التناضح على إمكانات المذاب.
- يعتمد التناضح بشكل أساسي على عدد الجزيئات الذائبة في المذيب.
- التناضح هو عملية سلبية.
- تسعى الحركة في التناضح إلى معادلة تركيز المذيب ، على الرغم من أنها لا تحقق ذلك.
حقائق يجب تذكرها حول الانتشار والتناضح:
- يعتبر كل من الانتشار والتناضح عمليتي نقل سلبي تعملان على معادلة تركيز المحلول.
- في الانتشار تنتقل الجسيمات من منطقة ذات تركيز أعلى إلى منطقة ذات تركيز أقل حتى يتم الوصول إلى التوازن.
- في التناضح يوجد غشاء نصف نافذ لذا فإن جزيئات المذيب فقط هي التي تتحرك لموازنة التركيز.
اسئلة على الخاصية الأسموزية
سؤال (1):
كيف تعرف التناضح؟
التناضح هو حركة المذيب من منطقة ذات تركيز منخفض للذوبان إلى منطقة ذات تركيز مذاب أعلى من خلال غشاء شبه منفذ.
سؤال (2):
ما هي الأنواع الثلاثة للظروف التناضحية التي تؤثر على الخلايا الحية؟
الأنواع الثلاثة من الظروف التناضحية تشمل مفرط التوتر ,متساوي التوتر وخفض التوتر.
سؤال (3):
ما هي أنواع التناضح المختلفة؟
تشمل الأنواع المختلفة للتناضح ما يلي:
- التناضح الداخلي عندما يتم وضع مادة في محلول ناقص التوتر تتحرك جزيئات المذيب داخل الخلية وتصبح الخلية جامدة.
- التناضح الخارجي عندما يتم وضع مادة في محلول مفرط التوتر تتحرك جزيئات المذيب خارج الخلية وتصبح الخلية مترهلة.
سؤال (4):
لماذا التناضح مهم للخلايا؟
التناضح مهم للخلايا لأسباب عديدة. يساعد في حركة المواد الهامة داخل وخارج الخلية حيث تتحرك العناصر الغذائية والماء والمذابات الأخرى داخل وخارج الخلية عن طريق عملية التناضح.
سؤال (5):
كيف يختلف التناضح عن الانتشار؟
التناضح هو عملية نقل المذيبات من خلال غشاء شبه منفذ من منطقة ذات تركيز منخفض الذائبة إلى تركيز مذاب أعلى وعلى العكس من ذلك لا يتطلب الانتشار حدوث غشاء شبه منفذ وتتحرك الجزيئات من منطقة ذات تركيز أعلى إلى تركيز أقل.
سؤال (6):
هل الخلايا الميتة تظهر التناضح؟
نعم، تظهر الخلايا الميتة أيضاً تناضحاً وإذا تم وضع خلية ميتة تحت محلول ناقص التوتر يتحرك الماء داخل الخلية وينتفخ.
سؤال (7):
ما هي الوظيفة الرئيسية للتناضح؟
يساعد التناضح في استقرار البيئة الداخلية للكائن الحي عن طريق موازنة مستويات الماء والسوائل داخل الخلايا وأيضاً تدخل العناصر الغذائية والمعادن إلى الخلية عن طريق التناضح الضروري لبقاء الخلايا.
سؤال(8):
ما هو التناضح الأمامي؟
يعتبر التناضح الأمامي ظاهرة طبيعية تحدث من حولنا بشكل يومي هو نوع التناضح الذي يستخدم غشاء شبه منفذ في فصل الماء عن المواد المذابة ويستخدم هذا النوع من التناضح على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الصحي وتوليد الطاقة التناضحية، إلخ.
سؤال (9):
قائمة ببعض أمثلة التناضح.
الأمثلة الواقعية للتناضح هي:
- الشعور بالعطش بعد تناول طعام مالح.
- غسيل الكلى في جهاز الإخراج.
- تورم الراتنجات والبذور الأخرى عند نقعها في الماء.
- حركة الماء المالح في الخلية الحيوانية عبر غشاء الخلية.
- حركة المياه والمعادن من العقيدات الجذرية إلى أجزاء مختلفة من النباتات.
سؤال (10):
ما هي العوامل التي تؤثر على معدل التناضح؟
تشمل العوامل التي تؤثر على معدل التناضح ما يلي:
- ضغط.
- درجة حرارة.
- مساحة السطح.
- إمكانات المياه.
- تدرج التركيز.
سؤال (11):
ما هو الضغط الاسموزي؟
يُعرَّف الضغط التناضحي بإنه الحد الأدنى من الضغط المطبق على المحلول لإيقاف تدفق جزيئات المذيب من خلال غشاء شبه نافذ ويتناسب الضغط التناضحي للمحلول مع التركيز المولي للجزيئات الذائبة في المحلول.
π = iCRT هي الصيغة المستخدمة لإيجاد الضغط التناضحي لمحلول معين.
سؤال (12):
ما هو الغشاء شبه نافذ؟
الغشاء شبه القابل للنفاذ هو غشاء بيولوجي يعمل عن طريق السماح بحركات جزيئات أو أيونات معينة بالمرور عبره.
سؤال (13):
ما هو التناضح العكسي؟
التناضح العكسي ظاهرة طبيعية تحدث في الاتجاه المعاكس للتناضح الطبيعي ويستخدم هذا النوع من التناضح لإزالة غالبية الملوثات من الماء عن طريق دفع الماء تحت الضغط من خلال غشاء شبه منفذ.
سؤال (14):
ما هي أهمية التناضح؟
تشمل الأهمية البيولوجية للتناضح ما يلي:
- إنه ضروري لبقاء الخلية.
- يلعب التناضح دوراً رئيسياً أثناء إنبات البذور.
- تشارك في حركة جزيئات الماء بين الخلية وعضيات الخلية.
- في النباتات تشارك في حركة جزيئات الماء من التربة إلى العقيدات الجذرية.
- ترجع آلية الثغور بشكل أساسي إلى الاستجابة للضغط التناضحي للخلايا الحامية فيما يتعلق بخلايا البشرة.[1]