Осмотический потенциал как найти

Односторонняя
диффузия молекул воды или другого
растворителя через полупроницаемую
мембрану называется осмос. Причиной
осмоса является разность концентрации
растворов по обе стороны полупроницаемой
мембраны. В 1748 А. Ноллет наблюдал, как
растворитель проходит через мембрану
из разбавленного раствора в более
концентрированный.

Система,
в которой можно наблюдать осмос,
называется осмотической. Она состоит
из растворов разных концентраций или
из раствора и растворителя, разделенных
полупроницаемой мембраной. Пространство,
окруженное такой мембраной и заполненное
каким-нибудь раствором получило, название
осмотической ячейки.

Изучение
осмоса в растительной клетке началось
давно в 1826г. Французский ботаник Г.
Дютроше смастерил: к кончику стеклянной
трубки он привязал мешочек из пергамента,
заполненный раствором соли или сахара,
и опускал его в стакан с водой. При этом
вода поступала в мешочек и раствор
немного поднимался по трубке.

В
1877 г. Немецкий ботаник В. Пфеффер создал
более совершенную модель растительной
клетки, названную осмометром Пфеффера.

В
цитоплазме находится очень много разных
органелл, окруженных мембранами, то
всю ее в данном случае тоже можно считать
полупроницаемой. Любая органелла
цитоплазмы, окруженная мембраной,
представляет собой осмотическую ячейку.
Осмотическое передвижение воды происходит
также между отдельной органеллой и
цитозолем. Идеальная полупроницаемая
мембрана пропускает молекулы воды и
не пропускает молекул растворенного
вещества. Сопротивление движению воды
зависит от липидного бислоя и от строения
и расположения белковых глобул.

Дополнительное
давление, которое необходимо приложить
к раствору, чтобы помешать одностороннему
току растворителя (воды) в раствор через
полупроницаемую мембрану, назвали
осмотическим давлением. К
веществам осмотически активными
относятся органические кислоты,
аминокислоты, сахара, соли. Раствор,
имеющий большее осмотическое давление,
называется гипертоническим, меньшее
– гипотоническим.

Поступая
в клетку, вода тем самым увеличивает
объем вакуоли, которая давит на цитоплазму
и заставляет протопласт прижиматься к
клеточной стенке. Клеточная стенка
растягивается, отчего клетка переходит
в напряженное состояние – тургор.
Давление протопласта на клеточную
стенку получило название тургорное.
Так как клеточная стенка имеет
небольшую эластичность, она начинает
давить на протопласт в противоположном
направлении. Это давление клеточной
стенки на протопласт называется тургорным
натяжением.

Осмотическое
поступление воды приводит к возникновению
тургорного давления. Разница между
осмотическим давлением клеточного сока
и противодавлением клеточной стенки
определяет поступление вод в клетку
каждый данный момент.

Химический
потенциал воды называется водным
потенциалом. Чем ниже энергия молекул
воды, тем ниже водный потенциал. Химический
потенциал любого раствора – отрицательная
величина и с увеличением концентрации
растворенных веществ становится все
более отрицательным.

Водный
потенциал клетки – разность между
свободной энергией воды внутри и вне
клетки при той же температуре и атмосферном
давлении. Величина водного потенциала
клетки определяется степенью ее
насыщенности водой: чем больше клетка
насыщена водой, тем менее отрицателен
ее водный потенциал.

Компоненту
водного потенциала клетки, которая
определяется присутствием растворенного
вещества, обозначают особым термином
– «осмотический потенциал». Осмотический
потенциал раствора связан прямой
зависимостью с концентрацией растворенного
вещества. С увеличением этой концентрации
осмотический потенциал становится все
более отрицательной величиной.

Положительный
потенциал тургорного давления полностью
уравновешивает отрицательный осмотический
потенциал, и клетка перестает поглощать
воду; в таком состоянии ее водный
потенциал равен нулю. Это состояние
называется состоянием насыщения.
Поскольку осмотический потенциал
равен разности между химическим
потенциалом раствора и химическим
потенциалом чисто воды, который равен
0, то он всегда отрицательный.

Для
клеток деревьев в состав этого уравнения
включают еще одно слагаемое –
гравитационный потенциал отражающий
влияние на активность воды силы тяжести,
заметно сказывающийся только при подъеме
воды на большую высоту.

Величина
осмотического потенциала изменяется
и в пределах растения: у корней –
0,5 — — 1,0, у верхних листьев – до – 4,0 МПа.
Это обуславливает существование
градиента водного потенциала клеток
от корней к листьям. Величина осмотического
потенциала зависит также от температуры,
интенсивности света.

Энергия
для осмоса нужна: во-первых, нужно
иметь растворы разной концентрации по
обе стороны мембраны; энергия тратится
на активный транспорт растворенных
веществ в вакуоль и создание градиента
концентрации. Во-вторых, осмотически
активные вещества, накапливающиеся в
вакуоли, является продуктами метаболизма,
следовательно, для их образования тоже
затрачивается энергия. В- третьих,
энергия необходима для сохранения
избирательной проницаемости мембран.

Осмотические
процессы лежат в основе многих процессов,
например поступления воды, движения
органов растения, движения устьиц.

При
достаточном водоснабжении вода в коре
корня транспортируется главным образом
по апопласту, т.к. здесь она встречает
менее сопративление, и лишь частично
по симпласту. Если клетки корня испытывают
недостаток воды, то она будет предвигаться
в основном по симпласту.

Живые
клетки оказывают большее сопротивление
движению воды, поэтому по ним передвигается
лишь 1-10% ее общего количества.

В
листовой пластинке транспорт воды идет
в основном по апопласту. Транспорт воды
в листовой пластинке изучен хуже, чем
в корне.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

From Wikipedia, the free encyclopedia

Water potential is the potential energy of water per unit volume relative to pure water in reference conditions. Water potential quantifies the tendency of water to move from one area to another due to osmosis, gravity, mechanical pressure and matrix effects such as capillary action (which is caused by surface tension). The concept of water potential has proved useful in understanding and computing water movement within plants, animals, and soil. Water potential is typically expressed in potential energy per unit volume and very often is represented by the Greek letter ψ.

Water potential integrates a variety of different potential drivers of water movement, which may operate in the same or different directions. Within complex biological systems, many potential factors may be operating simultaneously. For example, the addition of solutes lowers the potential (negative vector), while an increase in pressure increases the potential (positive vector). If the flow is not restricted, water will move from an area of higher water potential to an area that is lower potential. A common example is water with dissolved salts, such as seawater or the fluid in a living cell. These solutions have negative water potential, relative to the pure water reference. With no restriction on flow, water will move from the locus of greater potential (pure water) to the locus of lesser (the solution); flow proceeds until the difference in potential is equalized or balanced by another water potential factor, such as pressure or elevation.

Components of water potential[edit]

Many different factors may affect the total water potential, and the sum of these potentials determines the overall water potential and the direction of water flow:

^[1]

where:

All of these factors are quantified as potential energies per unit volume, and different subsets of these terms may be used for particular applications (e.g., plants or soils). Different conditions are also defined as reference depending on the application: for example, in soils, the reference condition is typically defined as pure water at the soil surface.

Pressure potential[edit]

Pressure potential is based on mechanical pressure and is an important component of the total water potential within plant cells. Pressure potential increases as water enter a cell. As water passes through the cell wall and cell membrane, it increases the total amount of water present inside the cell, which exerts an outward pressure that is opposed by the structural rigidity of the cell wall. By creating this pressure, the plant can maintain turgor, which allows the plant to keep its rigidity. Without turgor, plants will lose structure and wilt.

The pressure potential in a plant cell is usually positive. In plasmolysed cells, pressure potential is almost zero. Negative pressure potentials occur when water is pulled through an open system such as a plant xylem vessel. Withstanding negative pressure potentials (frequently called tension) is an important adaptation of the xylem. This tension can be measured empirically using the Pressure bomb.

Osmotic potential (solute potential)[edit]

Pure water is usually defined as having an osmotic potential () of zero, and in this case, solute potential can never be positive. The relationship of solute concentration (in molarity) to solute potential is given by the van ‘t Hoff equation:

where is the concentration in molarity of the solute, is the van ‘t Hoff factor, the ratio of amount of particles in solution to amount of formula units dissolved, is the ideal gas constant, and is the absolute
temperature.

For example, when a solute is dissolved in water, water molecules are less likely to diffuse away via osmosis than when there is no solute. A solution will have a lower and hence more negative water potential than that of pure water. Furthermore, the more solute molecules present, the more negative the solute potential is.

Osmotic potential has important implications for many living organisms. If a living cell is surrounded by a more concentrated solution, the cell will tend to lose water to the more negative water potential () of the surrounding environment. This can be the case for marine organisms living in sea water and halophytic plants growing in saline environments. In the case of a plant cell, the flow of water out of the cell may eventually cause the plasma membrane to pull away from the cell wall, leading to plasmolysis. Most plants, however, have the ability to increase solute inside the cell to drive the flow of water into the cell and maintain turgor.

This effect can be used to power an osmotic power plant.^[2]

A soil solution also experiences osmotic potential. The osmotic potential is made possible due to the presence of both inorganic and organic solutes in the soil solution. As water molecules increasingly clump around solute ions or molecules, the freedom of movement, and thus the potential energy, of the water is lowered. As the concentration of solutes is increased, the osmotic potential of the soil solution is reduced. Since water has a tendency to move toward lower energy levels, water will want to travel toward the zone of higher solute concentrations. Although, liquid water will only move in response to such differences in osmotic potential if a semipermeable membrane exists between the zones of high and low osmotic potential. A semipermeable membrane is necessary because it allows water through its membrane while preventing solutes from moving through its membrane. If no membrane is present, movement of the solute, rather than of the water, largely equalizes concentrations.

Since regions of soil are usually not divided by a semipermeable membrane, the osmotic potential typically has a negligible influence on the mass movement of water in soils. On the other hand, osmotic potential has an extreme influence on the rate of water uptake by plants. If soils are high in soluble salts, the osmotic potential is likely to be lower in the soil solution than in the plant root cells. In such cases, the soil solution would severely restrict the rate of water uptake by plants. In salty soils, the osmotic potential of soil water may be so low that the cells in young seedlings start to collapse (plasmolyze).

Matrix potential (Matric potential)[edit]

When water is in contact with solid particles (e.g., clay or sand particles within soil), adhesive intermolecular forces between the water and the solid can be large and important. The forces between the water molecules and the solid particles in combination with attraction among water molecules promote surface tension and the formation of menisci within the solid matrix. Force is then required to break these menisci. The magnitude of matrix potential depends on the distances between solid particles—the width of the menisci (also capillary action and differing Pa at ends of the capillary)—and the chemical composition of the solid matrix (meniscus, macroscopic motion due to ionic attraction).

In many cases, the absolute value of matrix potential can be relatively large in comparison to the other components of water potential discussed above. Matrix potential markedly reduces the energy state of water near particle surfaces. Although water movement due to matrix potential may be slow, it is still extremely important in supplying water to plant roots and in engineering applications. The matrix potential is always negative because the water attracted by the soil matrix has an energy state lower than that of pure water. Matrix potential only occurs in unsaturated soil above the water table. If the matrix potential approaches a value of zero, nearly all soil pores are completely filled with water, i.e. fully saturated and at maximum retentive capacity. The matrix potential can vary considerably among soils. In the case that water drains into less-moist soil zones of similar porosity, the matrix potential is generally in the range of −10 to −30 kPa.

Empirical examples[edit]

Soil-plant-air continuum[edit]

At a potential of 0 kPa, soil is in a state of saturation. At saturation, all soil pores are filled with water, and water typically drains from large pores by gravity. At a potential of −33 kPa, or −1/3 bar, (−10 kPa for sand), soil is at field capacity. Typically, at field capacity, air is in the macropores, and water in the micropores. Field capacity is viewed as the optimal condition for plant growth and microbial activity. At a potential of −1500 kPa, the soil is at its permanent wilting point, at which plant roots cannot extract the water through osmotic diffusion. Soil waterways still evaporate at more negative potentials down to a hygroscopic level, at which soil water is held by solid particles in a thin film by molecular adhesion forces.

In contrast, atmospheric water potentials are much more negative—a typical value for dry air is −100 MPa, though this value depends on the temperature and the humidity. Root water potential must be more negative than the soil, and the stem water potential must be an intermediate lower value than the roots but higher than the leaf water potential, to create a passive flow of water from the soil to the roots, up the stem, to the leaves and then into the atmosphere.^[3][4][5]

Measurement techniques[edit]

A tensiometer, electrical resistance gypsum block, neutron probes, or time-domain reflectometry (TDR) can be used to determine soil water potential energy. Tensiometers are limited to 0 to −85 kPa, electrical resistance blocks are limited to −90 to −1500 kPa, neutron probes are limited to 0 to −1500 kPa, and a TDR is limited to 0 to −10,000 kPa. A scale can be used to estimate water weight (percentage composition) if special equipment is not on hand.

See also[edit]

• Water retention curve
• Pore water pressure

Notes[edit]

External links[edit]

• http://lawr.ucdavis.edu/classes/ssc107/SSC107Syllabus/chapter2-00.pdf

    ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСМОТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА [c.55]

    Определение осмотического потенциала выжатого клеточного сока. Современные физико-химические методы определения осмотического потенциала растворо в отличаются достаточ- [c.56]

    Тензиометрические методы. Тензиометрические методы определения осмотического потенциала основаны на зависимости между осмотическим потенциалом раствора и упругостью водяного пара над ним  [c.58]

    Можно определить значение В для разных видов растений в зависимости, от условий и использовать как поправку при психрометрическом определении осмотического потенциала [121]. [c.59]

    Рефрактометрический метод. Определение осмотического потенциала выжатого сока иа основании измерения его показа- [c.59]

    Определения электрокинетического потенциала частиц суспензии методом электроосмоса. В задаче предлагается определить потенциалы четырех образцов порошка, поэтому заготовляют четыре электроосмотические пробирки. Шлифы воронки 10 и соединительной трубки 5 (рис. 20) подгоняются ко всем четырем пробкам осмотических трубок. [c.171]

    Определение осмотического давления, данное выше, и рассуждения, приведшие к выводу уравнения (VII, 35), показывают, что осмотическое давление является тем добавочным давлением, которое увеличивает химический потенциал растворителя в растворе и этим компенсирует уменьшение химического потенциала растворителя, вызванное растворением второго компонента. Такая компенсация создает возможность равновесия раствора с чистым растворителем в особых условиях (наличия полупроницаемой перегородки). [c.232]

    Опыт. 13.2. Определение среднего осмотического потенциала клеточного сока в препарате растительных клеток методом начального плазмолиза [c.103]

    Если использовался корнеплод свеклы, осмотический потенциал которой уже определен в опыте 13.2, рассчитайте гидростатический потенциал по уравнению  [c.107]

    Потенциал раствора (осмотический потенциал) — количество работы, которое необходимо затратить на единицу количества чистой воды, чтобы переместить обратимо и изотермически бесконечно малое количество воды из сосуда с чистой водой, находящегося на определенной высоте над уровнем моря при атмосферном давлении, в сосуд, содержащий раствор, идентичный по составу с почвенной водой (в рассматриваемой точке), но во всех остальных отнощениях идентичный первому сосуду. Равен осмотическому давлению, взятому с обратным знаком (Ч = —я), если обе эти величины выражены в одних и тех же единицах. [c.97]

    ДЛИНЫ дня и снижением температуры в осеннее время. Акклиматизация сопровождается многочисленными физиологическими изменениями. Нам пока еще не вполне ясно, какие именно из этих изменений ответственны за развитие холодостойкости всего вероятнее, что только определенное сочетание таких изменений придает растению способность выносить отрицательные температуры. Один из таких процессов можно сравнить с заменой воды на антифриз в радиаторе автомобиля. Антифриз используют, чтобы предотвратить образование льда, который мог бы разорвать радиатор. В растении, как и в автомобиле, есть вода, которая может замерзать и при этом в результате расширения разрывать клетки. В самом начале акклиматизации в клетках накапливаются различные растворенные вещества они снижают осмотический потенциал клеток и уменьшают вероятность их замерзания, поскольку точка замерзания клеточного сока в результате этого понижается.-При замерзании клеток главный вред наносят им образующиеся внутри кристаллы льда эти кристаллы растут, разрывают различные клеточные мембраны и, наконец, убивают клетку. Повышение концентрации растворенных веществ защищает растение, потому что оно уменьшает вероятность образования крупных кристаллов льда. При акклиматизации в клеточных мембранах также происходят некоторые изменения, делающие эти мембраны менее хрупкими при низких температурах. Возможно, это является результатом повышения степени ненасыщенности липидов мембран оно влечет за собой снижение их точки плавления, благодаря чему они при более низких температурах остаются полужидкими. [c.455]

    Для экспериментального определения осмотического давления необходимо использовать мембрану, проницаемую для растворителя, но не проницаемую для молекул растворенного вещества. Схема типичной экспериментальной установки приведена на рис. 50. В данном случае мембрана отделяет испытываемый раствор от ячейки, в которой находится чистый растворитель. Градиент химического потенциала заставляет растворитель переходить в раствор, вызывая поднятие уровня жидкости в капилляре до тех пор, пока гидростатическое давление не уравновесит осмотическое давление П. (Как мы уже видели, в этот момент активность растворителя в растворе будет равна его активности в стандартном состоянии, и движущая сила, обусловливающая перемещение растворителя, будет исчезать.) Тогда следует ожидать, что гидростатическое давление со временем будет экспоненциально приближаться к своему равновесному значению .  [c.152]

    На призму рефрактометра стеклянной палочкой наносят по две капли сначала исходного, а потом соответствующего опытного растворов. Палочку и призму перед каждым новым определением протирают фильтровальной бумагой. Находят раствор, концентрация которого не изменилась после пребывания в нем опытных объектов. Если водный потенциал клеток листа больше осмотического потенциала одного раствора, но меньше другого, для расчета берут среднюю концентрацию этих двух растворов. Величину водного потенциала Ч- ш рассчитывают по формуле (ом. работу 10). [c.21]

    Активности и коэффициенты активности растворенного вещества н растворителя можно вычислять также по другим равновесным свойствам раствора по понижению температуры замерзания, по повышению температуры кипения, по растворимости, по осмотическому давлению и др. Недостатком определения активности по этим равновесным свойствам раствора является то, что они зависят ие только от химического потенциала, но и от других парциальных мольных величин (парциальной мольной энтальпии, парциального мольного объема компонента и др.), которые нужно находить из опыта. [c.228]

    Можно, однако, осуществить процесс выравнивания концентраций равновесно или, по крайней мере, почти равновесно и заставить систему совершать работу за счет выравнивания концентраций. Это возможно, если располагать перегородкой (мембраной), проницаемой только для одного из компонентов (полупроницаемая мембрана). Практически можно приготовить мембрану, проницаемую для растворителя и непроницаемую для растворенного вещества. Для определенности будем далее рассматривать водные растворы и мембраны, проницаемые для воды. Рассмотрим раствор, находящийся в замкнутом объеме, отгороженном полупроницаемой мембраной, по другую сторону которой находится вода. В растворе химический потенциал воды ниже, чем в чистой воде, Поэтому вода начнет поступать в раствор. Из-за малой сжимаемости раствора возникнет давление на мембрану со стороны раствора. Если мембрана жестко зафиксирована, то это давление уравновесится сопротивлением мембраны. Разность давлений раствора и растворителя на полупроницаемую мембрану называется осмотическим давлением. [c.209]

    Для технического осуществления электрофореза или электроосмоса необходимо, чтобы обрабатываемое вещество находилось в таком состоянии, когда скачок потенциала на границе фаз по возможности велик и поэтому электроосмотическое действие резко выражено. Этого можно добиться добавлением к жидкой фазе соответствующих электролитов в определенных концентрациях. Назначение электролитов — увеличить заряд частиц, т. е. стойкость коллоида, или увеличить скорость электро-осмотического протекания жидкости через диафрагму. [c.232]

    Заслуживает упоминания еще следующий термодинамический закон химический потенциал растворителя пропорционален осмотическому давлению раствора П [1]. Это ясно из формулы (3.11), так как изменение объема ЛГ, содержащееся в определении П, просто связано с изменением числа молекул растворителя = ЛГ/а . Следовательно, [c.80]

    Набухание мембраны в определенной степени оказывает влияние на ее проницаемость. Однако при выборе мембраны некоторые авторы [23] считают, что она не должна сильно набухать в данном растворителе. Другие же полагают [22, 80], что предназначенная для осмотических измерений мембрана должна несколько набухать в данном растворителе, так как в этом случае конечное значение химического потенциала растворителя внутри мембраны будет способствовать обмену растворителя между обеими полуячейками. Если мембрана имеет очень маленькие поры или совсем без пор, то обмен растворителя через мембрану осуществляется только за счет набухания этой мембраны в растворителе. [c.204]

    Активности отдельных видов ионов. С помощью методов определения активностей, описанных в гл. V, а также методов, связанных с осмотическими измерениями (давление паров, точка замерзания и т. д.), находят средние значения коэффициентов активности обоих ионов растворенного вещества. Может быть поставлен вопрос о возможности экспериментального определения активностей отдельных видов ионов. Из общего уравнения (42) гл. VI видно, что диффузионный потенциал определяется активностями отдельных видов ионов. Следовательно, если бы можно было измерять диффузионные потенциалы, то тем самым был бы найден метод определения активностей отдельных видов ионов. Следует подчеркнуть, что так называемые экспериментальные диффузионные потенциалы, приведенные в гл. VI, вычислены на основании допущения, сделанного относительно активностей отдельных ионов. Это допущение состоит в том, что активность ионов хлора считается одной и той же во всех растворах одновалентных хлоридов с одинаковой концентрацией поэтому значения диффузионных потенциалов, приведенные в гл. VI, не могут быть использованы для определения отдельных активностей ионов. [c.316]

    Здесь Д Гз — изменение температуры затвердевания, т в. и — моляльности твердого и жидкого Р.,Кцр,— криоскопич. постоянная растворителя. С понижением химич. потенциала растворителя в Р. связано и явление осмоса, т. е. проникновение чистого растворителя в Р. через разделяющую их полупроницаемую перегородку. Осмотическое давление, понижение давления пара растворителя, повышение темп-ры кипения и понижение темп-ры затвердевания в бесконечно разбавленных Р. не зависят от природы растворенного вещества, а только от мольной концентрации. Такие свойства наз. коллигативными. Каждым из них можно воспользоваться для определения молекулярного веса, степени диссоциации или показателя ассоциации растворенного вещества (см. Рауля закон, Криоскопия, Эбулиоскопия, Осмотическое давление). Одним из следствий ур-ния (20) является закон распределения. Вещество, способное растворяться в двух несмешивающихся растворителях, распределяется между ними так, что отношение его концентраций в этих растворителях при постоянной темп-ре остается постоянным, независимо от общего количества растворенного вещества  [c.258]

    Капиллярный потенциал по определению является отрицательной величиной, и влагоперенос происходит от низшего капиллярного потенциала к высшему капиллярному потенциалу аналогично теплопереносу в области отрицательных температур, определяемых по шкале Цельсия I < 0° С). При влагосодержании и = О капиллярный потенциал максимален Р акс. а при некотором максимальном влагосодержании (влажность намокания) — равен нулю. Следовательно, для капиллярного потенциала постоянная в соотношении (1-5-2) равна произведению максимального капиллярного потенциала на удельную влагоемкость. Если влагоперенос происходит молекулярным путем (избирательная диффузия), то потенциалом переноса является осмотическое давление Р, для которого производная дР ди отрицательна. [c.65]

    Несомненное преимущество плазмометрического метода состоит в том, что достаточно провести измерения в одном растворе и на одном срезе. Он может быть использован для определения осмотического потенциала в конкретной клетке, тогда как плазмолитический метод дает усредненные данные для всей ткани. Однако, поскольку здесь надо вызвать непременно выпуклый плазмолиз, приходится использовать сильно гипертонический раствор. Поэтому возрастают требования к минимальной проницаемости цитоплазматических мембран для тестового раствора и отсутствию осморегуляции за счет метаболических изменений концентрации клеточного сока. При условии достаточно корректного измерения параметров клетки точность плазмометрического метода выше, чем плазмолитического. В целом точность методов, основанных на наблюдении плазмолиза, порядка 50 кПа. [c.56]

    Криоскопия. Криоскопическое определение осмотического потенциала, основанное на законе Рауля, является достаточно точным физическим методом. В современных микроосмометрах, например, в микроосмометре Кнаура (ФРГ), использован именно этот принцип — сравнение температуры замерзания раствора и чистого растворителя. Прибор содержит термоэлектрическое охлаждающее устройство, вибратор и высокочувствительный электронный термистор. Электрический сигнал передается на одноканальный самописец или цифровой дисплей. Калибровка прибора достигается измерением температуры замерзания чистого растворителя и растворов известной концентрации. Для определения осмотического потенциала требуется не более 20— 150 мкл раствора, ошибка определения в пределах 1 %, необходимое время для определения —примерно 2 мин. [c.58]

    Психрометрический метод. Для определения осмотического потенциала термопарным психрометром используют диски фильтровальной бумаги, пропитанные клеточным соком, выжатым из убитой ткани, или же ткань с разрушенными мембранами. Разрушение последних достигается быстрым замораживанием в жидком азоте или углекислоте. Главным источником ошибки является разбавление клеточного сока апопластической фракцией воды, доля которой В) у разных объектов может составлять от 0,05 до 0,3, Для оценки доли апопластической воды (В) в предварительных опытах с помощью камеры давления или психрометра определяют водный потенциал ткани при видимом под-вяданни, когда Затем после замораживания н оттаива- [c.59]

    В химической термодинамике для определения осмотического давления поступают следующим образом [8]. Рассмотрим равновесие раствора, химический потенциал которого равен i , с растворителем, химический потенциал которого 1l». Раствор и растворитель разделены полупроницаемой мембраной. Химическое (осмотическое) равновесле между ними наступает при условии [c.102]

    Измерение осмотического потенциала почвенного раствора (Ч ) или осмотического давления (я) может производиться лишь после того, как этот раствор будет извлечен из почвы. При извлечении сначала содержание воды доводится до некоего заданного уровня — до так называемого сверхнасыщения, — а затем насыщенный экстракт диализуется [613. Для определения л можно применять психрометры, так же как и для измерений Ч , с той разницей, что вместо почвенных образцов при этом используется упомянутьп экстракт. Можно также определять осмотическое давление по понижению точки замерзания, т. е. так, как определяют я клеточного сока, извлеченного из растительных тканей (см. гл. V). [c.106]

    Наилучшим методом определения составляющих потенциала во вневакуолярной области может быть детальное изучение изотерм поглощения, как и при измерении тех же показателей для целой ткани [353, 355, 683, 684, 826]. С этой целью непрерывно совершенствуются способы выделения различных клеточных фракций ]571]. Могут представлять ценность также определения свободного пространства и осмотического объема с использованием различных растворенных веществ. Гафф и Карр [235] недавно исследовали водоудерживающую способность извлеченного, высушенного и растертого в порошок материала клеточных стенок Eu alyptus globulis. Если применение таких методов окажется успешным, то это позволит собрать достаточное количество данных о составляющих водного потенциала в различных участках клеток и тканей. [c.175]

    Осмотический потенциал клеток растительной ткани определяют, помещая тонкие срезы ткани в ряд растворов сахарозы с постепенно возрастающей концентрацией и наблюдая при помощи микроскопа за ходом плазмолиза в этих срезах. В разбавленных растворах сахарозы плазмолиза не происходит, а в концентрированных практически все клетки оказываются плазмолизироваииы-ми. Строят график зависимости между концентрацией сахарозы и процентом плазмолизированных клеток условлено считать плазмолиз начинающимся в том растворе, где он отмечен у 50% клеток. Поскольку потенциал давления (1 )д) средней клетки при начинающемся плазмолизе равен нулю, осмотический потенциал (г )л) клеток в ткани равен того раствора, в котором плазмолизом охвачена половина клеток. Приблизительное значение потенциала давления ткани в исходном ее состоянии определится вычитанием 1 )д=1 )— фл Для точного определения как осмотического потенциала, так и потенциала давления следует учитывать изменение в концентрации раствора в результате оттягивания воды из плазмолизируемых клеток. [c.176]

    Определение водиого потенциала ткани состоит в записи исходной величины электрического сигнала, поступающего от сухого терморезистора из термостатированной камеры, заполненной исследуемым образцом, и записи силы тока после смачивания терморезистора путем кратковременного погружения его в капсулу с водой. Калибровка установки проводится по регистрации измеиения силы тока при помещении в камеру фильтровальной бумаги, смоченной раствором сахарозы с известным осмотическим потенциалом. Некоторая погрешность определения возникает вследствие того, что ткань листа ведет себя не так, как влажная фильтровальная бумага, используемая для градуировки. Это частично объясняется тем,что при работе с листовой тканью в психрометре оказывается значительно меньше воды, чем при измерениях, проводимых с почвой или влажной фильтровальной бумагой за счет же воды, адсорбирующейся на стенках психрометра, могут существенно снижаться содержание воды и величина водного потенциала ткани во время определения. Значение этого обстоятельства можно уменьшить, если свести к минимуму объем свободного пространства в камере, увеличить массу растительного объекта, изготавливать камеру с минимальной адсорбцией пара. Внутри камеры должна быть полироваи-ная металлическая поверхность. Возможно также влияние иа [c.51]

    Определение в камере давления. Камера давления может быть использована для измерения водного потенциала любой части растения, имеющей ксилему. Метод успешно применяют для определения водного потенциала листьев, плодов, ветвей, части листа с жилкой [115, 121]. При измерении допускают, что осмотическим потенциалом ксилемы можно пренебречь. Это действительно очень незначительная величина (примерно —ЗОкПа) по сравнению с общим водным потенциалом транспирирующего органа. При перерезании стебля или черешка натяжение воды в ксилеме устраняется, и ее водный потенциал падает почти до нуля. Вследствие этого клетки, находившиеся ранее в равновесии с ксилемой, в которой существовало натяжение, оттягивают воду из ксилемы и мениск в сосудах несколько втягивается внутрь, отступая от края среза. [c.52]

    Само определение показателя преломления света очень быстрое и простое. Его можно выполнить с помощью универсального рефрактометра Аббе, отечественного полевого рефрактометра РПЛ или рефрактометра 06-101А венгерского производства. После установки нуля на нижнюю поверхность призмы рефрактометра наносят примерно 0,02 мл исследуемого раствора, закрывают верхней частью призмы и находят деление шкалы, через которое проходит горизонтальная граница между светлым и темным полями. Пользуясь рефрактометрическими таблицами, определяют соответствующую концентрацию и осмотический потенциал раствора [43]. Точность рефрактометрического метода около 50 кПа. [c.60]

    На определенном расстоянии от апекса как у побегов, так и у корней начинается процесс вакуолизации, в результате чего, например,. корневые клетки лука могут удлиниться от 17 до, 30 мкм и увеличиться в объеме в 30 раз. В других тканях в процессе вакуолизации клетки могут увеличиваться в 150 раз по сравнению с, первоначальным объемом. Представляется вероятным, что столь значительное поглощение воды обусловлено в основном осмотическим процессом, и если применить обычную концепцию поглощения воды клеткой, то способность клетки поглощать воду будет выражена через водный потенциал (-ф), который равен осмотическому потенциалу (я) вакуоляр-ного раствора плюс давление клеточной стенки или тургорное давление (р), т. е. ф = р+я. Из этого следует, что поглощение азоды зависит от изменения осмотического потенциала нли из- менения дaвJ Ieния стенки или же от обоих этих параметров. П рц изучении изменений осм-отического давления вакуолярно-го раствора в процессе роста не было получено никаких данных об изменении осмотического потенциала. В самом деле, поскольку в процессе роста вакуолярный сок сильно разбавляется, в вакуоль для поддержания осмотического потенциала [c.16]

    При помощи этого, а также ряда других методов удалось не только подтвердить сам факт обмена ионами, но и количественно оценить его. Поскольку в обмене участвуют заряженные частицы, то его интенсивность можно выразить в токовых единицах и охарактеризовать токами обмена / . Токи обмена относят к I см2 (I и ) поверхности раздела электрод — раствор они служат кинетической характеристикой равновесия между электродом и раствором при равновесном значении электродного потенциала и обозначаются / . Одни из первых работ по определению токов обмена были выголнены В. А. Ройтером с сотр. (1939). Значения токов обмена для ряда электродов приведены в табл. 10.2. Интенсивность обмена зависит от материала электрода, природы реакции и изменяется в широких пределах. По третьему принципу осмотической теории Нернста токи обмена возникают в результате существования сил осмотического давления раствора и электролитической упругости растворения металла. [c.218]

    Полученные результаты исключают какие-либо ранее сделанные некоторыми исследователями предположения об образовании полисольватных слоев в истинных растворах полимеров. Так, например, на основании измерений осмотического давления было найдено, что 1 г ацетата целлюлозы связывает 37— 54 г растворителя или 1 г каучука связывает 33,6 г растворителя». По данным измерения вязкости растворов получается, что 1 г нитрата целлюлозы связывает 530 г растворителя -. Это означает, что на каждый глюкозный остаток приходится 1470 молекул растворителя. Полученные значения превышают сольватацию, определенную описанными выше методами, в сотни раз и не имеют никакого физического смысла. Несостоятельность данных по сольватации, полученных из измерений осмотического давления и вязкости, подтверждается тем, что в ряде случаев рассчиТ-анные количества связанного растворителя значительно больше общего количества растворителя в данном растворе. Причина неправильных выводов заключается в том, что метод осмотического давления и метод вязкости принципиально не могут дать правильной оценки размеров сольватных слоев. Осмотическое давление непосредственно связано с изменением изобарно-изотермического потенциала, которое заключает в себе и изменение внутренней энергии и изменение энтропии (глава XV), в то время как сольватация связана только с изменением внутренней энергии. При определении сольватации методом вязкости использовалось уравнение Эйнштейна (глава Х 1П), которое выведено автором в предположении шарообразных частиц и полного отсутствия их взаимодействия со средой. Очевидно, это уравнение не может быть применено к полимерам, молекулы которых имеют удлиненную форму и сильно взаимодействуют с растворителем. [c.332]

    Осмотическая теория предполагает, что давление в идеальной системе сравнения, определяемой выбором стандартного состояния (чистый растворитель), отличается от давления в ионите. Поэтому в рамках осмотической теории определенный таким образом шэффициент активности растворителя в ионите должен нести не- войственную ему функцию — полный учет зависимости химиче- кого потенциала от давления. Иной способ определения активно- ти растворителя, обычно используемый в осмотической теории, эассмотрен в разделе VI. 2. [c.41]

    Изменение температуры плавления. Понижение химического потенциала растворителя в растворе, приводящее к осмотическим эффектам, вызывает также изменение температуры замерзания растворов. Если из раствора выпадают кристаллы чистого растворителя, то речь идет о понижении температуры плавления. Этот эффект используется для определения молекулярного веса растворенных веществ, так как в разбавленных растворах АГпонижение температуры плавления — оказывается пропорциональным мольной доле растворенного вещества. [c.152]

    Однородное движение частиц является результатом равновесия между трением и движущей силой, которая в этом случае распадается на электрическую и осмотическую. Работа последней по перемещению частицы на расстояние . отождествляется со скачком химического потенциала — ц,-. Таким образом, в теорию Вагнера вместо градиента концентраций вводится градиент химического потенциала. Однако формулы для потоков частиц разных сортов или для суммы потоков получаются аналогичными в обеих теориях— диффузионной и термодинамической [11, 12]. Диффузионная теория может быть воспроизведена при использовании термодинамической формулировки первого закона Фика, но благодаря дополнительным постулатам теория Вагнера дает выражение для термодинамических диффузионных коэффициентов в зависимости от электрических свойств исследуемых фаз — чисел переноса, парциальных удельных электропроводностей, зарядов ионов — и, наконец, в зависимости от коэффициентов самодиффузии. Тем не менее эта теория требует введения определенных приближений равновесия на границах раздела фаз, условия стационарности, электронейтральности в каждой точке слоя, квазистехиометрии состава продукта в слое. [c.308]