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渗透压

（一切溶液所固有的特性）

渗透压是溶液的一个重要性质，[1]即在渗透平衡状态时，两侧水溶液浓度不同的半透膜两边的水位差显示出的静压，其意义相当于为了阻止渗透作用所需额外加给溶液的压力。[2]凡是溶液都具有渗透压，渗透压的符号为π，单位为Pa或kPa。[1]

渗透压资料

外文名：osmotic pressure

提出者：范特霍夫

符号：π

常用单位：千帕（kPa）、兆帕（MPa）

有关：微粒数目，环境温度

范畴：化学

单位：帕斯卡（Pa）

首先研究渗透压的是德国科学家浦菲弗（V.Pfeffer），他得出的结论为：渗透压的大小与浓度成正比，并且随温度的升高而增大。[2]

1886年，荷兰化学家范特霍夫（Van't Hof）根据上述结论进一步总结出如下规律：难挥发物质稀溶液的渗透压与浓度和温度的乘积成正比，比例常数就是理想气体常数，该规律称为范特霍夫规律。表示为：π＝c×R×T，式中，π为溶液渗透压。对于极稀的溶液，上式可简化为：π＝m×R×T。[2]

影响因素

1877年德国植物学家弗菲尔（Pfeffer）根据其实验数据发现两条规律：

（1）在温度一定时，稀溶液的渗透压力与溶液的浓度成正比

（2）在浓度一定时，稀溶液的渗透压力与热力学温度成正比

1886年荷兰理论化学家范托夫（van't Hoff）从理论上推导出难挥发非电解质稀溶液的渗透压力与溶液浓度和热力学温度的关系为：

上式称为范托夫公式，也叫渗透压公式。

c为摩尔浓度，单位：mol/L，也可以算作（物质的量（mol）/体积（L））。

R为理想气体常数，当π的单位为Pa，V的单位为升（L）时，R值为。

T为热量，单位：K（开尔文），与摄氏度的换算关系是，例：25摄氏度=298开尔文。

范托夫公式表示，在一定温度下，溶液的渗透压与单位体积溶液中所含不能通过半透膜的溶质的粒子数（分子数或离子数）成正比，而与溶质的本性无关。

溶液渗透压

解释

所谓溶液渗透压，简单地说，是指溶液中溶质微粒对水的吸引力。溶液渗透压的大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目：溶质微粒越多，即溶液浓度越高，对水的吸引力越大，溶液渗透压越高；反过来，溶质微粒越少，即溶液浓度越低，对水的吸引力越弱，溶液渗透压越低。即与无机盐、蛋白质的含量有关。在组成细胞外液的各种无机盐离子中，含量上占有明显优势的是和，细胞外液渗透压的以上来源于和。在时，人的血浆渗透压约为770kPa，相当于细胞内液的渗透压。

依数性质

由于平衡渗透压遵循理想气体定律（稀溶液中忽略溶质分子的相互作用），这个数学推导过程在这里省略，最后可以得出范特霍夫关系：（或；为分子数密度），从公式可知溶液的渗透压只由溶质的分子数决定，因而渗透压也是溶液的依数性质。这个关系给出的不是真正的压强，而是阻止渗透流可能需要的压强，即系统达到平衡所需要的压强差。

细胞相关

植物细胞以渗透吸水为主，其动力就是渗透压。那么渗透压对细胞的世界究竟有多大意义呢？我们还必须拿具体的数据来说明，假设细胞半径为R，由于渗透压膨胀变为，这样面积的增加为，其能量消耗为。如要让细胞膨胀达到平衡，就是让自由能等于表面张力，通过计算可以得到拉普拉斯公式：。如果红细胞在纯水中，阻止水进入细胞的压强为300pa，假设细胞直径10μm，对细胞来说有多大呢？代入估算的p 得到。这个力足够撕开真核细胞，将细胞摧毁。所以你不能用纯水来稀释红细胞，这样他们会爆裂，即溶胞。

疏水作用

排空效应是疏水作用（疏水力实质是熵和自由能的混合效应）的理想情况，而渗透压是使大分子产生这种排空力的原因。渗透压可以看成单位体积内的自由能变化。排空效应是小颗粒能把大颗粒推到一起，以使小颗粒自身的熵最大，如果两个表面精确匹配，则相应的单位接触面积上的自由能减少为，R 为小颗粒半径（这里的c不是浓度是分子数密度）。

小颗粒能够有效地帮助大分子找到彼此特异性识别位点，在生物学实验中，常用血清蛋白（BSA）和聚乙二醇（PEG）充当小颗粒，它们称为阻塞试剂。比如他们可以帮助脱氧血红蛋白和其他大蛋白粘在一起，溶解性降低10 倍；葡聚糖或PEG 能稳定复合物不受热分解，可以使DNA 溶解度增加若干；PEG 和BSA 还能使机动蛋白丝自组装速率或不同酶的活性增加几个数量级；在大肠杆菌DNA 复制系统中如果不加入阻塞试剂就不能工作。选择何种阻塞试剂并不重要，关键是他相对组装分子的尺度及数密度。这是无序状态过程中同时驱动的有序组装，这个的有序是以更小颗粒更大的无序为代价的。