浸透・浸透圧・浸透圧濃度

🧠 浸透では半透膜 semipermeable membrane 半透膜（semipermeable membrane） semipermeable membrane（半透膜） を介して溶媒が高溶質濃度側へ移動する。 浸透圧はこの移動を止めるのに必要な圧力である。

水の化学ポテンシャルと半透膜

半透膜semipermeable membrane 半透膜（semipermeable membrane）semipermeable membrane（半透膜） が溶媒を通し溶質を通さないとき、溶媒の化学ポテンシャル chemical potential 化学ポテンシャル（chemical potential） chemical potential（化学ポテンシャル） 差が水の移動を駆動する。溶質の濃度勾配による拡散とは、膜が溶質を通すかどうかを区別する必要がある。希薄rarefaction 希薄（rarefaction）rarefaction（希薄） な理想溶液ではファントホッフ式 van't Hoff equation ファントホッフ式（van't Hoff equation） van't Hoff equation（ファントホッフ式） が成り立ち、電解質では解離粒子数を反映する係数が必要になる。

浸透・浸透圧・浸透圧濃度を表す式

$\Pi$は浸透圧（Pa）、$c$は浸透活性粒子のモル濃度、$R$は気体定数、$T$は絶対温度である。

浸透による水移動

希薄rarefaction 希薄（rarefaction）rarefaction（希薄） 溶液ではファントホッフ式 van't Hoff equation ファントホッフ式（van't Hoff equation） van't Hoff equation（ファントホッフ式） Π=cRTに従う。

flowchart TD
  A["水の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='chemical potential'>化学ポテンシャル</span>と<span class='jp-term jp-term-diagram' title='semipermeable membrane'>半透膜</span>"] --> B
  B["浸透による水移動"] --> C
  C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='rarefaction'>希薄</span>溶液では<span class='jp-term jp-term-diagram' title='van&#39;t Hoff equation'>ファントホッフ式</span>Π=cRTに従う"] --> D
  D["浸透圧と<span class='jp-term jp-term-diagram' title='tonicity'>張度</span>の区別"]

浸透圧と張度の区別

半透膜semipermeable membrane 半透膜（semipermeable membrane）semipermeable membrane（半透膜） を介する水の移動も分子の熱運動 thermal motion 熱運動（thermal motion） thermal motion（熱運動） に由来するが、溶質を通さないという境界条件が正味の浸透を作る。希薄rarefaction 希薄（rarefaction）rarefaction（希薄） 溶液の浸透圧はファントホッフ式 van't Hoff equationファントホッフ式（van't Hoff equation） van't Hoff equation（ファントホッフ式）$\Pi=cRT$に従い、膜の片側に非透過性電荷がある場合はドナン平衡Donnan equilibriumドナン平衡（Donnan equilibrium）Donnan equilibrium（ドナン平衡）によるイオン分布も浸透圧差へ加わる。

浸透圧濃度osmolarity 浸透圧濃度（osmolarity）osmolarity（浸透圧濃度） は解離後の全粒子数を数え、細胞容積cell volume 細胞容積（cell volume）cell volume（細胞容積） を左右する。浸透圧は粒子の種類より総粒子濃度で決まるが、細胞容積cell volume 細胞容積（cell volume）cell volume（細胞容積） を決める張度 tonicity 張度（tonicity） tonicity（張度） は膜を通れない有効浸透圧 tonicity (effective osmolality) 有効浸透圧（tonicity (effective osmolality)） tonicity (effective osmolality)（有効浸透圧） 物質だけで決まる。

まとめ

浸透圧と膜を介する水移動は、溶質濃度、半透膜semipermeable membrane半透膜（semipermeable membrane）semipermeable membrane（半透膜）、および膜透過性 membrane permeability 膜透過性（membrane permeability） membrane permeability（膜透過性） を併せて考える。¹²

• 半透膜semipermeable membrane 半透膜（semipermeable membrane）semipermeable membrane（半透膜） を介し溶媒が低溶質側から高溶質側へ移動する。浸透圧は浸透を止めるのに必要な圧力である。
• 希薄rarefaction 希薄（rarefaction）rarefaction（希薄） 溶液ではファントホッフ式 van't Hoff equation ファントホッフ式（van't Hoff equation） van't Hoff equation（ファントホッフ式） Π=cRTに従う。
• 浸透圧濃度osmolarity 浸透圧濃度（osmolarity）osmolarity（浸透圧濃度） は解離後の全粒子数を数え、細胞容積cell volume 細胞容積（cell volume）cell volume（細胞容積） を左右する。