삼투
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액체들의 농도 차이가 줄어드는 것이 결과이며, 삼투 현상이 일어나는 원인은 액체 간 압력 차이이다.
용매 분자들은 크기가 작아서 반투막을 통과할 수 있다. 그리고 용질 분자들은 아무리 크기가 작다고 하더라도 용매 분자들이 용질 분자들을 녹이기 위해 주위를 둘러싸기 때문에 크기가 커질 수밖에 없다. 물을 예시로 들자면, 물 분자들은 소금이나 설탕 분자들을 수화시키기 위해 그들을 둘러싼다. 그렇기 때문에 아무리 용질의 분자 크기가 작아도 반투막을 통과하기 어려운 것이다.
용매 분자들은 반투막을 통과할 뿐만 아니라 반투막과 충돌을 한다. 여기서 쉬운 설명을 위해 용매를 물, 용질을 설탕으로 가정하자. 수용액에서는 물 분자들이 설탕을 수화시키기 위해서 둘러싸고 있다. 그렇기 때문에 농도가 높을수록 녹아있는 설탕의 분자 수가 많아, 그것들을 둘러싸는데 소진되는 물 분자 수가 더 많아질 것이다. 따라서 농도가 높을수록 자유로워지는 물 분자의 개수가 줄어들고, 반투막에 충돌하는 횟수도 줄어들어 상대적인 압력도 줄어들 것이다. 즉, 삼투 현상에서 생기는 높이차 h는 압력 차이 때문에 생기는 것이다.
그렇기 때문에 삼투 현상은 아무런 에너지를 투입하지 않아도 농도의 차이만 있다면 화학적으로 안정적인 상태에서 저절로 일어나는 현상이다. 용액에 삼투압보다 큰 에너지를 투입하면(역삼투압), 용매가 높은 농도에서 낮은 농도 쪽으로 이동하게 되는 역삼투 현상(Reverse Osmosis)이 일어나기도 한다. 주로 해수 담수화나 정수기의 정수 과정에서 이 현상을 이용한다. 생물학에서 말하는 능동수송 역시 같은 원리.
용매 분자들은 크기가 작아서 반투막을 통과할 수 있다. 그리고 용질 분자들은 아무리 크기가 작다고 하더라도 용매 분자들이 용질 분자들을 녹이기 위해 주위를 둘러싸기 때문에 크기가 커질 수밖에 없다. 물을 예시로 들자면, 물 분자들은 소금이나 설탕 분자들을 수화시키기 위해 그들을 둘러싼다. 그렇기 때문에 아무리 용질의 분자 크기가 작아도 반투막을 통과하기 어려운 것이다.
용매 분자들은 반투막을 통과할 뿐만 아니라 반투막과 충돌을 한다. 여기서 쉬운 설명을 위해 용매를 물, 용질을 설탕으로 가정하자. 수용액에서는 물 분자들이 설탕을 수화시키기 위해서 둘러싸고 있다. 그렇기 때문에 농도가 높을수록 녹아있는 설탕의 분자 수가 많아, 그것들을 둘러싸는데 소진되는 물 분자 수가 더 많아질 것이다. 따라서 농도가 높을수록 자유로워지는 물 분자의 개수가 줄어들고, 반투막에 충돌하는 횟수도 줄어들어 상대적인 압력도 줄어들 것이다. 즉, 삼투 현상에서 생기는 높이차 h는 압력 차이 때문에 생기는 것이다.
그렇기 때문에 삼투 현상은 아무런 에너지를 투입하지 않아도 농도의 차이만 있다면 화학적으로 안정적인 상태에서 저절로 일어나는 현상이다. 용액에 삼투압보다 큰 에너지를 투입하면(역삼투압), 용매가 높은 농도에서 낮은 농도 쪽으로 이동하게 되는 역삼투 현상(Reverse Osmosis)이 일어나기도 한다. 주로 해수 담수화나 정수기의 정수 과정에서 이 현상을 이용한다. 생물학에서 말하는 능동수송 역시 같은 원리.
단, 여기서
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- 동물 소화기관도 마찬가지. 소화된 음식에서 물과 함께 그 속에 있는 영양분이 삼투압을 통해 소화관을 싸고 있는 혈관으로 이동하는 것이다.
- 물 중독은 물을 급하게 많이 마시게 될 경우 혈액이 희석되고 신체의 수분이 오히려 흡수되지 않고 고여서 뇌부종 등의 합병증까지 유발하는 질환이다.
- 투석은 낮은 투석액의 농도로 삼투에 의해 피 속의 수분이 빠져나가지 않도록 투석액의 농도를 조절해야 한다.
- 염분이 많은 음식을 먹고 나서 갈증이 느껴지는 이유가 삼투 현상 때문이다.
- 맛조개가 서식하는 구멍에 소금을 투입하면 맛조개가 삼투 현상을 견디지 못하고 밖으로 나온다.
- 입 안에 사탕을 넣고 있으면 입 안의 수분이 사탕으로 빠져나가 입 안 점막이 거칠어진다.
[1] 생물학에선 일반적으로 물을 가리킨다.[2] '삼투압 현상'이라는 말을 볼 수 있는데, '삼투 현상'이 바른 말이다.[3] 근거: https://en.wikipedia.org/wiki/Osmosis[4] 물리학에서 허수를 볼 수 있는 분야는 전자기학, 상대성 이론, 양자역학 정도밖에 없다.(주의할 점은, 전자기학의 하위 분야인 회로이론에서는 허수를 로 쓴다는 점이다.)[5] 용질과 용질 사이, 용매와 용매 사이, 용매와 용질 사이의 인력이 동일한 용액.[6] 사실 삼투압도 엄연히 유체의 압력이기에, 이상 기체 상태방정식 과 유사할 수밖에 없다.[7] 적혈구가 농도 차에 의해 망가지면 산소 공급을 못 받기 때문.[8] 바닷물고기는 양서류와 같은 삼투에 의한 탈수를 방지하기 위해, 능동 수송으로 몸 속의 염분을 내보내는 기전을 가지고 있다.[9] 바닷물 약 3.5%, 우리의 신체는 0.9% 정도이다.[10] 2020년 초에 중국 원양어선에 승선한 인도네시아 선원들의 건강 상태에 문제가 생겼고, 이로 인해 일부 선원들이 사망한 이유도 바닷물을 정수한 물을 마시면서 생긴 삼투 현상 때문이다. 그 외에도 깨끗한 물이 아니어서 다른 문제까지 겹쳤다. 영상[11] 용액의 총괄성 중 하나로 나온다. 반트호프 법칙을 배우게 된다.[12] 흡수력과 팽압, 삼투압 그래프가 나온다.
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