Kluczowa różnica między potencjałem wody a potencjałem osmotycznym polega na tym, że potencjał wody jest miarą stężenia wolnych cząsteczek wody, podczas gdy potencjał osmotyczny jest miarą tendencji roztworu do pobierania wody z czystej wody przez pół -membrana przepuszczalna przez osmozę.
Potencjał wody i potencjał substancji rozpuszczonej lub potencjał osmotyczny to dwie miary energii potencjalnej wody. Potencjał wody opisuje, jak swobodnie cząsteczki wody mogą poruszać się w określonym środowisku lub systemie. Potencjał osmotyczny opisuje energię potencjalną cząsteczek wody, gdy w roztworze znajdują się cząsteczki substancji rozpuszczonej. Cząsteczki substancji rozpuszczonej przyciągają cząsteczki wody i ograniczają ich swobodę poruszania się. Zarówno potencjał wody, jak i potencjał osmotyczny są mierzone w MPa. Potencjał wody może wynosić zero lub wartość ujemną, ale nie może być wartością dodatnią. Co więcej, czysta woda ma zerowy potencjał wodny i zerowy potencjał osmotyczny.
Jaki jest potencjał wody?
Potencjał wody jest miarą stężenia wolnych cząsteczek wody. Wolne cząsteczki wody to cząsteczki wody, które mogą się swobodnie poruszać. Dlatego jest to energia potencjalna w wodzie. Grecka litera ψ (psi) służy do oznaczenia potencjału wody i jest mierzona jednostką ciśnienia: megapaskalami (MPa). Oblicza się ją z równania Ψ=Ψs + Ψp + Ψg + Ψm. Ψs oznacza potencjał substancji rozpuszczonej, Ψp potencjał ciśnienia, Ψg potencjał grawitacyjny, a Ψm potencjał macierzy.
Rysunek 01: Potencjał wodny
Czysta woda ma zerowy potencjał wody. Stąd potencjał wody to różnica między potencjałem w danej próbce wody a czystą wodą. Dana próbka zawierająca substancje rozpuszczone ma ujemny potencjał wodny. Gdy jest dużo cząsteczek substancji rozpuszczonej, cząsteczki wody mają mniejszą swobodę ruchu; stąd istnieje ujemna energia potencjalna. Gdy stężenie substancji rozpuszczonych w próbce jest wyższe, ruchy cząsteczek wody w roztworze są mniejsze. Woda na ogół przechodzi od wysokiego potencjału wodnego do niskiego potencjału wodnego. Potencjał wodny nie przyjmuje wartości dodatniej.
W roślinach potencjał wody jest ważny w przenoszeniu wody do liści w celu przeprowadzenia fotosyntezy. Co więcej, potrzebny jest potencjał wody, aby przenieść wodę z gleby na wierzch roślin.
Jaki jest potencjał osmotyczny?
Potencjał osmotyczny, zwany również potencjałem substancji rozpuszczonej, jest składnikiem potencjału wody. Jest to miara potencjału wody do przemieszczania się z obszaru o niższym stężeniu substancji rozpuszczonej do wyższego stężenia substancji rozpuszczonej. Potencjał osmotyczny w czystej wodzie wynosi zero. Roztwór ma ujemny potencjał osmotyczny. Obecność substancji rozpuszczonych zawsze sprawia, że potencjał osmotyczny jest ujemny, ponieważ cząsteczki wody będą miały mniejszą swobodę ruchu z powodu cząsteczek substancji rozpuszczonej. Generalnie potencjał osmotyczny maleje wraz ze wzrostem stężenia substancji rozpuszczonej. Potencjał osmotyczny jest oznaczony przez s i mierzony w Mpa.
Rysunek 02: Potencjał osmotyczny
Potencjał osmotyczny można zdefiniować jako potencjał cząsteczek wody do przejścia z roztworu hipotonicznego do roztworu hipertonicznego przez półprzepuszczalną błonę. Roztwór hipotoniczny ma mniejsze stężenie substancji rozpuszczonej i więcej wody, podczas gdy roztwór hipertoniczny ma wysokie stężenie substancji rozpuszczonej i mniej wody. Różnica między potencjałem osmotycznym powoduje ruch wody z roztworu hipotonicznego do hipertonicznego. Gdy potencjały osmotyczne dwóch regionów lub roztworów są podobne, nie ma między nimi ruchu netto cząsteczek wody, a roztwory nazywane są roztworami izotonicznymi.
Jakie są podobieństwa między potencjałem wody a potencjałem osmotycznym?
- Potencjał osmotyczny jest składnikiem potencjału wody.
- Potencjał wody i potencjał osmotyczny wynoszą zero w czystej wodzie.
- Każdy roztwór ma ujemny potencjał wody i ujemny potencjał osmotyczny.
- Są mierzone w MPa.
- W komórkach roślinnych zarówno potencjał wody, jak i potencjał substancji rozpuszczonej są ujemne.
Jaka jest różnica między potencjałem wody a potencjałem osmotycznym?
Potencjał wody jest miarą energii potencjalnej wody w systemie w porównaniu z czystą wodą, podczas gdy potencjał osmotyczny to potencjał cząsteczek wody do przejścia z roztworu hipotonicznego do roztworu hipertonicznego przez półprzepuszczalną membranę osmoza. Jest to więc kluczowa różnica między potencjałem wody a potencjałem osmotycznym. Co więcej, potencjał wodny powstaje dzięki ruchowi wolnych cząsteczek wody w określonym środowisku, podczas gdy potencjał osmotyczny powstaje dzięki rozpuszczonym substancjom rozpuszczonym.
Poniższa tabela podsumowuje różnice między potencjałem wody a potencjałem osmotycznym.
Podsumowanie – Potencjał wody a potencjał osmotyczny
Potencjał wody jest miarą energii potencjalnej w wodzie, podczas gdy potencjał osmotyczny to część potencjału wody, która wynika z obecności cząstek substancji rozpuszczonej. Dlatego potencjał osmotyczny jest wynikiem rozpuszczonych substancji rozpuszczonych. Potencjał wody (Ψ) jest równy potencjałowi ciśnienia (Ψp) + potencjał substancji rozpuszczonej lub osmotycznej (Ψs). Potencjał osmotyczny jest jednym z dwóch składników potencjału wody. Potencjał wody w czystej wodzie wynosi zero. Podobnie potencjał osmotyczny w czystej wodzie wynosi zero. Zarówno potencjał wodny, jak i potencjał osmotyczny stają się ujemne, gdy substancje rozpuszczone są rozpuszczone w wodzie. W ten sposób podsumowuje różnicę między potencjałem wody a potencjałem osmotycznym.
