第四节 渗透压

课堂活动

你能解释下列现象吗？

（1）将几滴红墨水滴入一杯清水中，很快就会使整杯水染成红色。

（2）在盛有浓蔗糖水的杯子中，在液面上小心地加入一层清水，过一会儿，上层的水也有甜味了，最后得到浓度均匀的糖水。

以上现象是由于在无阻隔情况下溶质和溶剂分子相互扩散的结果。当两种不同浓度的溶液互相接触时，同样也会发生这种扩散现象，最后成为浓度均匀的溶液。

一、扩散

物质自发地由高浓度向低浓度迁移的现象称为扩散。扩散现象不仅存在于溶质与溶剂之间，也存在于不向浓度的溶液之间。

课堂活动

如果在两个不同浓度的溶液之间存在一种能有选择地通过或阻止某些粒子通过的物质（半透膜），那么在两溶液之间会出现什么现象？

如图2-7所示，在一个连通器两边各装入蔗糖溶液和纯水，中间用半透膜将其隔开。扩散开始之前，连通器两边的玻璃柱中的液面高度是相同的，经过一段时间的扩散以后，玻璃柱内的双面高度不再相同，蔗糖一边的液面比纯水一边的液面要高，这是因为半透膜能够阻止蔗糖分子向纯水一边扩散。由于在单位体积内纯溶剂中溶剂分子比蔗糖溶液中的溶剂分子多，进入溶液中的水就比离开的水多，故蔗糖溶液的液面升高。

二、渗透及渗透压

这种由物质粒子通过半透膜自动扩散的现象称为渗透。当单位时间内从两个相反方向通过半透膜的水分子数相等时，渗透达到平衡，两侧液面不再发生变化。

渗透平衡时，液面高度差所产生的压力叫渗透压。换句话说，渗透压就是阻止渗透作用进行所需加给溶液的额外压力。对于由两个不同浓度溶液构成的体系来说，只有当半透膜两侧溶液的浓度相等时，渗透才会终止。这时，溶液两边的渗透压相等，该溶液称为等渗溶液。

渗透作为一种自然现象，广泛地存在于动、植物的生理活动中。我们知道，生物体内所占比例最高、作用最大的是水分。因此，生物体中的细胞液和体液都是水溶液，它们具有一定的渗透压，而且动、植物体内的绝大部分膜都是半透膜。因此，渗透压的大小与生物的生长与发育有着密切的关系。例如，将淡水鱼放在海水中，由于其细胞液浓度较低，因而渗透压较小，它在海水中就会因细胞大量失水而死亡。人体也是如此，在正常情况下，人体内血液和细胞液具有的渗透压大小相近。当人体发烧时，由于体内水分的大量蒸发，血液浓度增加，其渗透压加大，此时如果不及时补充水分，细胞中的水分就会因为渗透压低而向血液渗透，就会造成细胞脱水，给生命带来危险。因此，当人体发高烧时，需要及时喝水或通过静脉注射与细胞液渗透压相等的生理盐水和葡萄糖溶液以补充水分。植物也一样，当在它的根部一次性施用化肥过多或施肥后土壤水分不足时，植株会萎蔫，甚至枯死，即“烧苗”。为什么会有“烧苗”现象发生呢？一般情况下，植物根毛细胞液的浓度总是大于土壤溶液的浓度，于是，土壤溶液里的水分就通过根毛的细胞壁、细胞膜、细胞质渗透到液泡里，随后逐步渗入到表皮以内的层层细胞，最后进入导管，由导管输送到茎、叶等其他器官。但如果一次施肥过多或过浓，就会造成土壤溶液的浓度大于根毛细胞液的浓度，结果使根毛细胞液中的水分渗透到土壤溶液中，这样，根毛细胞不但吸收不到水分，反而还要失去水分，从而使植物萎蔫，即俗话说的“烧苗”。

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荷兰物理学家范特荷夫（van’tHoff）于1886年综合前人实验得出：稀溶液的渗透压π（kPa）与溶液的物质的量浓度CB（mol·L-1）、热力学温度T（K）成正比，与溶质的本性无关。π＝CBRT，式中，R是气体常数，为8.314kPa·L·mo1-1·K-1。对于稀溶液来说，物质的量浓度约等于质量摩尔浓度，故π＝CBRT≈bBRT。

一、宏观质量与微观粒子之间的联系

二、质量百分比浓度与物质的量浓度