hepnotOsmoz: geçirgenlik, tonisite ve karşı basınç koşulları
Konunun mantığı
Osmoz, suyun seçici geçirgen bir zar boyunca pasif hareketiyle ilgilidir. İki yönde su molekülleri geçebilir; net akış bu geçişlerin farkıdır. Zarın suyu geçirip hangi çözünenleri geçirmediği açıklanmalıdır. Yalnız bir tarafta toplam su miktarının daha çok olması net yönü belirlemez; derişim, basınç ve geçirgenlik birlikte önem taşır.
Aynı sıcaklıkta, ideal seyreltik çözeltilerde, suya açık fakat çözünen taneciklere kapalı bir zarda başlangıç hidrostatik basınçlar eşitse net su akışı daha düşük çözünen tanecik derişiminden daha yükseğe yönelir. Burada geçiş yapan su, yerinde kalan ise belirtilen çözünenlerdir. Sıvının toplam kütle yoğunluğu ile çözünmüş tanecik derişimi aynı ölçüt değildir. Ayrışan maddelerde molekül yerine etkili tanecik sayısı gerekir; bu paketin sayısal modelinde ayrışmayan tek çözünen kullanılır.
Tonisite, bir dış ortamın belirli hücre veya zarla çevrili bölmenin su/hacim durumuna etkisini karşılaştırır. Geçemeyen çözünenler bu değerlendirmede önemlidir; hızla geçebilen bir madde için başlangıçtaki toplam derişimi uzun süre korunacak fark sayamayız. Hipertonik/hipotonik sözcükleri karşılaştırmalıdır; çözeltiye her zar ve süre için değişmez etiket verilmez. İki ortamın toplam çözünen derişimi aynı olsa bile geçirgenlikleri farklıysa hacim etkisi aynı olmak zorunda değildir.
Su girişine karşı hidrostatik basınç gelişebilir. Uygun modelde bu basınç farkı osmotik etkiyi dengelediğinde net su geçişi sıfır olabilir; çözünen derişimlerinin eşitlenmesi zorunlu değildir. Bitki hücresinin çeperiyle ilişkili turgor böyle bir karşı basınç yönüyle incelenebilir. Denge, su moleküllerinin durması demek değildir. Basınç ve çözünen katkıları değişirse yeni net yön için koşullar yeniden değerlendirilir.
Örnek çözerken zarı, geçebilen maddeleri, sıcaklığı, karşı basıncı ve incelenen zamanı ayrı yaz. Sabit çözünen miktarı için derişim n/V olduğundan su alımı hacmi artırıp derişimi düşürebilir. Fakat gerçek hücrede zar gerilimi, çeper, tepkime veya başka taşıma yolları varsa basit hacim modeli yeterli olmayabilir. Aşağıdaki yapay bölmeler kurmacadır; insan hücresine sıvı uygulaması, tanı veya tedavi önerisi değildir.
Osmozda su hareket eder. Zarın geçirmediği tanecikler ve karşı basınç önemlidir; net akış sıfırsa bütün moleküller durmuş veya derişimler eşitlenmiş olmak zorunda değildir.
Adım adım bir örnek
Kurmaca iki bölmede aynı sıcaklıkta ideal seyreltik çözelti vardır. Zar yalnız suyu geçirir; ayrışmayan Q maddesini geçirmez. İlk anda basınçlar eşit; solda Q 0,10 mol/L, sağda 0,25 mol/L. Yalnız başlangıç net yönü soruluyor.
Geçirgenlikten başla
- Geçebilen su; Q bu zardan geçemiyor.
- Basınç ve sıcaklık eşit, Q tanecik derişimi sağda daha yüksek.
- Başlangıç net su yönü soldan sağadır.
Sınır: Son hacimler ve gelişebilecek basınç farkı verilmeden nihai durum hesaplanmaz.
Su alma etkisini karşılaştır
- Sağdaki geçemeyen tanecik derişimi daha büyük osmotik etkiyle ilişkilidir.
- Başlangıçta karşı basınç yoktur.
- Bu yüzden net yön sağa; iki yönlü moleküler geçiş tümüyle yok değildir.
Sınır: Sadece verilen ideal çözelti ve suya açık/Qya kapalı zar için geçerlidir.
Sağ tarafta uygun karşı basınç oluşursa başlangıç yönünü sonsuza kadar aynı kabul edebilir miyiz?
Hatayı bul
“Net su geçişi durduysa ya zar suyu geçirmiyor ya da iki tarafta çözünen derişimi mutlaka eşittir.” İlk hata nedir?
İlk hatayı göster
İlk hata: Basınç farkının osmotik etkiyi dengeleyebileceği olasılığını dışlayarak net sıfıra zorunlu tek açıklamalar yüklemesidir.
Suya geçirgen bir zarda karşı hidrostatik basınç net geçişi sıfırlayabilir; çözünen derişimleri farklı kalabilir. Net sıfır, moleküllerin tümüyle durması da değildir.
Çalışılmış iki bölmede sağa akışı destekleyen osmotik fark korunurken sağdaki karşı hidrostatik fark onu tam dengelerse ne değişir?
Başlangıçtaki sağa net akış sıfıra iner. Zar suya geçirgen kalır ve iki yönde moleküler geçiş sürebilir; bu denge tek başına Q derişimlerinin eşit olduğunu göstermez.
Dersin soruları
1Kurmaca bir esnek bölmede 0,12 mmol ayrışmayan Q, başlangıçta 1,0 mL hacimde bulunur. Dış rezervuar çok büyük ve Q derişimi sabit 0,08 mol/Ldir. Zar yalnız suyu geçirir; Q geçmez. Sıcaklık aynı, çözeltiler ideal/seyreltik; bölme 1–2 mL aralığında basınç farkı geliştirmeden genişleyebilir, sızıntı/tepkime yoktur. Bu modelde net su akışının durduğu hacim kaç mL olur?
Bu soruda hata mı var?2Kurmaca bir zarda su geçebilir, Q geçemez. Aynı sıcaklıktaki iki seyreltik bölmede çözünenin sağa net su akışını destekleyen etkin osmotik basınç farkı10 kPa; buna karşı koyan sağ-sol hidrostatik basınç farkı da10 kPadır. Modelde başka itici etki yoktur. Bu anda hangi yorum uygundur?
Bu soruda hata mı var?3Kurmaca dış ortamda hem Q hem P çözünmüştür. İncelenen zardan Q geçemez; P ise hızla geçip iki tarafta dengelenebilir. Öğrenci, yalnız başlangıç toplam Q+P derişimi dışarıda yüksek diye dış ortamın bu bölme için uzun sürede kesin hipertonik kalacağını söyler. Basınç ve son Q derişimleri verilmemiştir. Bu yorum için hangi eleştiri uygundur?
Bu soruda hata mı var?Kendini dene
Tüm soruları cevapla. Bitirince puanını ve zorlandığın noktaları göreceksin.
1Kurmaca iki bölme yalnız suyu geçiren bir zarla ayrılmıştır. Sol bölmede 400 mL çözeltide ayrışmayan Q 0,30 mol/L bulunur; çözelti yoğunluğu 1,03 g/mL’dir. Sağ bölmede 100 mL çözeltide ayrışmayan R 0,15 mol/L bulunur; R molekülleri Q’dan çok daha büyüktür ve çözelti yoğunluğu 1,08 g/mL’dir. Q ve R zardan geçemez; sıcaklık ve başlangıç hidrostatik basıncı iki yanda aynıdır. Başlangıçtaki net su akışı için hangisi doğrudur?
2Kurmaca bir zarda aynı sürede soldan sağa 90, sağdan sola 60 su molekülü geçmiştir. Zardan geçen net su miktarı ile iki yönde geçen toplam su molekülü sayısı için hangisi doğrudur?
3Kurmaca esnek bir bölmede 0,45 mmol ayrışmayan Q vardır. Zar yalnız suyu geçirir, Q geçmez; sızıntı ve tepkime yoktur, çözelti ideal ve seyreltiktir. Bölme su alarak seyrelmiş ve Q derişimi 0,18 mol/L’ye inmiştir. Bu anda bölmedeki çözeltinin hacmi kaç mL’dir? (Sayısal olarak 1 mmol/mL = 1 mol/L.)
4Kurmaca iki bölmeyi ayıran zar suya açık, Q’ya kapalıdır; sıcaklık aynı, çözeltiler seyreltiktir. Sağ bölmede Q daha derişiktir ve bu fark tek başına sağa doğru 10 kPa’lık osmotik etki oluşturur. Sağ bölmeye bir piston bastırılarak sağdaki hidrostatik basınç soldakinden 14 kPa yüksek tutulmaktadır. Bu anda net su akışı için hangisi doğrudur?
5Kurmaca bir X bölmesinin içinde zarı geçemeyen Q 0,20 mol/L bulunur. Zar suya açıktır; Q ve R zardan geçemez. K ortamında R 0,35 mol/L’dir ve yoğunluk 1,12 g/mL’dir; X’e göre K hipertoniktir. Aynı zarlı Y bölmesinin içinde Q 0,50 mol/L bulunur ve çözelti yoğunluğu 1,06 g/mL’dir (R molekülleri Q’dan büyüktür). Başlangıç basınçları ve sıcaklık aynıdır. K ortamı Y bölmesine göre nasıl adlandırılır?
6Kurmaca iki bölmeyi ayıran zar suya geçirgendir. Önce net su akışı sağa doğrudur; sonra sağda gelişen hidrostatik basınç net akışı sıfırlar. Bu iki aşamanın her birinde sağ bölmeye ayırt edilebilir (işaretli) su molekülleri eklenip sol bölmede aranıyor. İşaretli suyun sol bölmede bulunması için hangisi doğrudur?
7Kurmaca iki esnek bölme R ve T’nin içinde ayrışmayan Q 0,30 mol/L bulunur; her iki zar da suya açık, Q’ya kapalıdır. Dış ortam çok büyüktür ve ayrışmayan P’nin 0,30 mol/L çözeltisidir; derişimi değişmez. R’nin zarı P’yi geçirmez, T’nin zarı P’yi hızla geçirir. Başlangıçta sıcaklık ve basınç eşittir; bölmeler basınç farkı geliştirmeden genişleyebilir. İki bölmenin içinde ve dışında toplam çözünen derişimi başlangıçta aynıdır. P’nin dağılımı tamamlanıncaya kadar hacim eğilimi için hangisi uygundur?
8Kurmaca esnek çeperli bölmede 1,0 mL çözeltide 0,30 mmol ayrışmayan Q vardır. Dış rezervuarda Q derişimi sabit 0,10 mol/L’dir. Zar yalnız suyu geçirir, Q geçmez; sıcaklık aynıdır ve çözeltiler ideal ve seyreltiktir. Çeper bölmenin 2,0 mL’den fazla genişlemesine izin vermez ve genişledikçe karşı basınç uygular. (Sayısal olarak 1 mmol/mL = 1 mol/L.) Net su girişi durduğunda bölmenin hacmi ve Q derişimi nedir?
9Kurmaca iki bölmeyi ayıran zar suya açık, Q’ya kapalıdır; sıcaklık aynı, çözeltiler seyreltiktir. Başlangıçta net su akışı sıfırdır ve sağ bölmenin hidrostatik basıncı soldakinden 8 kPa yüksektir; Q derişim farkından doğan osmotik etki ve bu basınç farkı dışında itici etki yoktur. Bir vana ile bu basınç farkı 3 kPa azaltılıyor; Q miktarları ve hacimler bu anda değişmiyor. Hemen sonraki an için hangisi uygundur?
10Kurmaca esnek bir bölmede 20 mL çözeltide 2,0 mmol ayrışmayan Q vardır. Çok büyük dış rezervuarda 20 L çözeltide 2,0 mol Q bulunur. Zar yalnız suyu geçirir, Q geçmez; sıcaklık ve başlangıç hidrostatik basıncı aynıdır, çözeltiler ideal ve seyreltiktir. (Sayısal olarak 1 mmol/mL = 1 mol/L.) Başlangıçtaki net su akışı için hangisi doğrudur?
Aklında kaldı mı?
Tonisite neden yalnız başlangıç toplam çözünen derişimi değildir?
Belirli zarın hangi çözünenleri geçirdiği ve geçen sürede hangi farkın korunduğu önemlidir; geçemeyen tanecikler ve hacim/basınç koşulları değerlendirilir.
Osmozda karşı basınç neyi değiştirebilir?
Osmotik etkinin oluşturacağı net su akışını azaltabilir veya uygun değerde sıfırlayabilir; derişimlerin zorunlu eşitlenmesi gerekmez.
Kaynak ve kontrol durumu
Bu ders Hepnot için hazırlandı; üçüncü taraf soru kitabından soru veya görsel aktarılmadı. Bu, başka içerikle benzerlik olmadığının garantisi değildir.
Branş editörü incelemesi ve müfredat eşleştirmesi sürüyor; bu nedenle ders taslak olarak işaretlidir.
Müfredat için başvurulacak kaynak: MEB öğretim programları.