삼투압

삼투압 (滲透壓, osmotic pressure)은 농도가 낮은 용액에서 농도가 높은 용액으로 용매가 반투막을 통해 이동하는 삼투 현상에 의해 발생하는 압력이다. 다시 말해, 용매가 반투막을 통과하여 농도가 높은 용액 쪽으로 이동하려는 경향을 상쇄시키기 위해 가해져야 하는 압력을 의미한다.

정의 및 원리

삼투압은 용액의 농도 차이에 의해 발생하는 물리적 현상이다. 반투막은 용매 분자는 통과시키지만 용질 분자는 통과시키지 못하는 막이다. 농도가 낮은 용액 (저농도 용액)과 농도가 높은 용액 (고농도 용액)이 반투막으로 분리되어 있을 때, 용매 분자는 농도 차이를 줄이기 위해 저농도 용액에서 고농도 용액으로 이동한다. 이러한 용매의 이동은 고농도 용액 쪽의 액면을 상승시키고, 액면의 높이 차이에 의해 압력이 발생하는데, 이 압력이 바로 삼투압이다.

삼투압의 크기

삼투압의 크기는 용액의 농도, 온도, 그리고 용질의 종류에 따라 달라진다. 묽은 용액의 경우, 삼투압은 반트호프 법칙에 의해 근사적으로 계산될 수 있다. 반트호프 법칙은 다음과 같다.

Π = iMRT

여기서,

• Π는 삼투압
• i는 반트호프 인자 (용질이 용액 내에서 이온화되는 정도를 나타내는 계수)
• M은 용액의 몰농도
• R은 기체 상수
• T는 절대 온도

생물학적 중요성

삼투압은 생명 유지에 매우 중요한 역할을 한다. 세포막은 반투막으로 작용하며, 세포 내외의 삼투압 균형은 세포의 정상적인 기능을 유지하는 데 필수적이다. 예를 들어, 혈액의 삼투압은 적혈구의 형태와 기능을 유지하는 데 중요한 영향을 미친다. 또한, 식물의 뿌리가 흙으로부터 물을 흡수하는 과정 역시 삼투압과 관련되어 있다.

응용 분야

삼투압은 다양한 분야에서 응용되고 있다.

• 정수 처리: 역삼투압을 이용하여 물에서 불순물을 제거하는 정수 시스템에 활용된다.
• 식품 산업: 식품의 농축, 보존 등에 활용된다.
• 의학: 혈액 투석, 약물 전달 시스템 등에 활용된다.

관련 용어

• 반투막
• 삼투 현상
• 역삼투압
• 반트호프 법칙