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溶液的渗透和渗透压
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半透膜允许某些物质通过，但不允许其他物质通过。溶剂分子通过半透膜 移动到 溶质浓度更高的溶液的过程 称为渗透。考虑一个 U 形管，其左侧为纯水，右侧为糖溶液，由半透膜隔开。水分子流到糖溶液中的速率 比反向从糖溶液流回的速率更快，以试图建立浓度平衡。当水流向右方时，两边中的液位 就不相等了。最终，右边多余的水所增加的重量 会产生足够的压力来阻止渗透。停止渗透所需的最小压力 称为渗透压。它是一种依数性质，依赖于溶液中溶质的浓度。随着溶质浓度的增加，渗透压成比例增加。渗透压 Π 可以通过将 溶质的重量摩尔浓度乘以温度（单位：K）和理想气体常数 R（0.0821 L•atm/mol•K）相乘得出。如果糖溶液的浓度为 1.00 体积摩尔浓度，那么在 25°C 或 298 K 时，渗透压将为 24.5 个 大气压。如果两种溶液的渗透压相等，则称为等渗。如果一种溶液具有较低的渗透压，那么与溶质浓度较高的溶液相比，它是低渗的。与稀溶液相比，浓溶液 被称为高渗溶液。当红细胞置于高渗溶液中时，水通过半透细胞膜的孔隙 排出。此过程称为皱缩，它会导致 细胞萎缩。相比之下，如果将红细胞 置于低渗溶液中，水会从外部进入细胞，导致 细胞膨胀并最终在 称为溶血的过程中破裂。当给人静脉注射液体时，这些液体必须与血细胞的细胞内溶液等渗，以防止皱缩或溶血。
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溶液的渗透和渗透压
许多天然和合成材料都表现出选择性渗透，这意味着只有一定尺寸，形状，极性，电荷等的分子或离子， 能够通过 (渗透) 材料。 生物细胞膜提供了自然选择性渗透的优雅示例，而用于清除血液中代谢废物的透析管则是一个更为简单的技术示例。 这些材料通常被称为半渗透膜，无论其制造方式如何。
考虑一种 U 形装置，其中纯溶剂和溶液的样本由只有溶剂分子可能渗透的膜隔开。 溶剂分子将沿两个方向在膜片上扩散。 由于溶剂在纯溶剂中的浓度高于溶液，这些分子将以比反向传播更快的速度从膜的溶剂侧扩散到溶液侧。 结果是溶剂分子从纯溶剂净转移到溶液。 溶剂分子通过半渗透膜扩散驱动的转移是一个称为渗透的过程。
当在上述仪器中执行渗透时，溶液的体积会随着溶剂的累积而稀释，而增加。 这会导致溶液水平升高，从而增加其静液压压力 (由于溶液在球管中的柱重量) ，并导致溶剂分子更快地转移回纯溶剂侧。 当压力达到产率的反向溶剂传输速率等于渗透速率的值时，溶剂的批量传输将停止。 这种压力被称为溶液的渗透压 (π)。 稀释溶液的渗透压与其溶质体积摩尔浓度， M 和绝对温度 T 相关，根据方程
其中 R 是通用气体常数。
如果将溶液放入此类设备中，施加大于溶液渗透压的压力会反转渗透，并将溶剂分子从溶液推入纯溶剂。 这种反向渗透技术用于大规模海水脱盐，并在较小的范围内生产高纯度自来水供饮用。
Suggested Reading
- Goodhead, Lauren K., and Frances M. MacMillan. "Measuring osmosis and hemolysis of red blood cells." Advances in physiology education 41, no. 2 (2017): 298-305.
- Garbarini, G. R., R. F. Eaton, T. K. Kwei, and A. V. Tobolsb. "Diffusion and reverse osmosis through polymer membranes." Journal of Chemical Education 48, no. 4 (1971): 226.
- Hitchcock, David I. "Osmotic pressure and molecular weight." Journal of Chemical Education 28, no. 9 (1951): 478.