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과학

삼투

삼투과학
영문명
Osmosis
이동 대상
용매, 생물학에서는 주로 물
주요 조건
선택적 투과성을 가진 막
관련 지표
삼투압
주의점
용질의 크기만으로 투과 여부를 정하지 않음
삼투는 선택적으로 물질을 통과시키는 막을 사이에 둔 용매의 이동이다. 막이 어떤 물질을 통과시키는지와 용질 농도, 압력 조건을 함께 보아야 방향을 이해할 수 있다.

어떤 물질이 막을 지나는가

두 용액 사이의 막이 물은 통과시키지만 특정 용질은 통과시키지 못한다고 하자. 다른 조건이 같다면 물은 통과하지 못하는 용질이 더 많은 쪽으로 순이동하는 경향이 있다.

막의 선택성은 구멍과 분자의 크기만으로 결정되지 않는다. 전하와 화학적 성질, 막 단백질 등도 관여한다. 따라서 모든 용질이 어떤 막이든 통과하지 못한다고 가정할 수는 없다.

농도와 압력의 균형

삼투에 의해 한쪽의 수위가 높아지면 압력 차이가 생겨 물의 이동에 맞설 수 있다. 삼투압은 특정 조건에서 순삼투를 막는 데 필요한 압력 차이로 설명한다.

일정 압력이 가해지는 경우에는 용질 농도만으로 이동 방향을 판단할 수 없다. 물의 화학 퍼텐셜을 바꾸는 여러 요인을 함께 고려해야 한다.

세포에서 나타나는 효과

세포막을 통한 물의 이동은 세포 부피와 관련된다. 주변 용액의 상태가 달라지면 물이 들어오거나 나가면서 세포가 팽창하거나 수축할 수 있다.

그러나 전체 용질 농도가 같다는 정보만으로 두 용액이 세포에 같은 효과를 낸다고 결론 내릴 수는 없다. 용질이 막을 통과하는지와 세포가 물질을 조절하는 방식이 중요하다.

압력을 이용한 역삼투

막을 사이에 둔 용액에 충분한 압력 차이를 가하면 자연적인 순삼투와 반대 방향으로 용매를 이동시킬 수 있다. 역삼투는 이런 원리를 이용해 물과 일부 용질을 분리한다.

실제 분리 성능은 막의 성질과 운전 조건에 따라 달라진다. 삼투라는 원리만으로 모든 물질이 완전히 제거되거나 에너지 없이 정수가 이루어진다고 이해해서는 안 된다.

관련 문서

세포막 / 용액 / 물