Chemia piękna

Tekst
0
Recenzje
Przeczytaj fragment
Oznacz jako przeczytane
Jak czytać książkę po zakupie
Czcionka:Mniejsze АаWiększe Aa

2.5. Stężenia roztworów

Roztwory substancji rozpuszczonej można scharakteryzować przez podanie ich ilościowego składu za pomocą wielkości zwanej stężeniem.

2.5.1. Stężenie procentowe

Stężenie procentowe c%, inaczej zwane procentem masowym, określa masę (g) substancji rozpuszczonej ms w 100 gramach roztworu, składającego się z mr gramów rozpuszczalnika i ms gramów substancji rozpuszczonej.


Przykład: 25 g NaCl rozpuszczonego w 75 g H2O daje roztwór 25-procentowy.

Ważną procedurą jest określenie stężenia c%′ w przypadku rozcieńczania lub zatężania roztworu o wyjściowym stężeniu c%. Rozcieńczanie polega na dodaniu rozpuszczalnika (+xr) do roztworu, natomiast zatężenie — na usunięciu z roztworu rozpuszczalnika (−xr) w ilości


W powyższym równaniu m = ms + mr określa masę roztworu przed zatężeniem (−) lub rozcieńczeniem (+).

Przykład: Ze 100 g 80-procentowego roztworu NaCl w H2O otrzymamy roztwór 40-procentowy przez dodanie xr = 100 g H2O; z 50 g 35-procentowego roztworu NaCl w H2O otrzymamy roztwór 70-procentowy przez odparowanie xr = 25 g H2O.

Roztwór substancji o stężeniu c% można rozcieńczyć lub zatężyć przez dodanie roztworu tej samej substancji o stężeniu c%′. Otrzymuje się wówczas roztwór o stężeniu c′′%. Relacja służąca do przeliczania stężeń jest następująca:


w której m oznacza wyjściową masę roztworu o stężeniu c%,m′ — masę roztworu dodanego o stężeniu c%′.

Przykład: Z 10 g 30-procentowego roztworu NaCl w H2O otrzymamy roztwór 15-procentowy przez dodanie 15 g roztworu NaCl w H2O o stężeniu 5% (rozcieńczanie); z 10 g 30-procentowego roztworu NaCl w H2O otrzymamy roztwór 60-procentowy przez dodanie 10 g roztworu NaCl w H2O o stężeniu 90% (zatężanie).

2.5.2. Stężenie molowe

Stężenie molowe cm określa liczbę moli nm cząsteczek danej substancji, znajdującej się w 1 L (litrze) roztworu


v oznacza tu objętość roztworu w litrach, ms — masę substancji rozpuszczonej w gramach, M — masę molową substancji wyrażoną w g/mol. Mol cząsteczek substancji to tyle cząsteczek, ile wynosi liczba Avogadra. Masę molową (masę 1 mola cząsteczek) M obliczamy przez sumowanie mas molowych atomów wchodzących w skład cząsteczek danej substancji.

Przykład: Masa molowa H2SO4 wynosi: MH2SO4 = 2MH+MS+4MO = 2⋅1,007967+32,064+4⋅15,999312 = 98,077182 g/mol. W celu przyrządzenia 1-molowego roztworu H2SO4 w H2O (o stężeniu 1 mol/L) dodajemy do 98,077182 g H2SO4 wody w takiej ilości, by otrzymać 1 litr roztworu.

2.5.3. Stężenie molalne

Stężenie molalne cM określa liczbę moli nm cząsteczek danej substancji rozpuszczonej w 1 kg rozpuszczalnika


N oznacza masę rozpuszczalnika w kg.

erance6000 Przykład: W celu przyrządzenia 1-molalnego roztworu H2SO4 w H2O (o stężeniu 1 mol/kg) do 1 kg wody dodajemy 98,077182 g H2SO4.

2.5.4. Stężenie normalne

Stężenie normalne cn określa liczbę nn gramorównoważników (wali) substancji za-wartej w 1 L roztworu


V oznacza objętość roztworu w L, ms — masę substancji rozpuszczonej w gramach, W — masę 1 wala substancji wyrażoną w gramach. Wal (gramorównoważnik) substancji można zdefiniować w odniesieniu do konkretnej reakcji, w której ta substancja bierze udział. Gramorównoważniki substancji w reakcjach kwas–zasada obliczamy, dzieląc masę molową substancji przez liczbę atomów wodoru w kwasach lub liczbę grup wodorotlenkowych w zasadach.

Ten sposób wyrażania stężeń nie jest zalecany ze względu na niejednoznaczność terminu gramorównoważnik (wal). Jednak można się jeszcze spotkać ze stężeniem normalnym w starej literaturze.

2.6. pH roztworów

Pod wpływem rozpuszczalnika (np. wody) cząsteczki substancji rozpuszczonej ulegają rozpadowi na jony: dodatnio naładowane kationy oraz ujemnie naładowane aniony. Taki rozpad nazywamy dysocjacją elektrolityczną. Termin ten po raz pierwszy wprowadził Arrhenius w roku 1887.

Dysocjacja jest to rozpad cząsteczki na jony: ujemnie naładowane aniony i dodatnio naładowane kationy, a dysocjacja elektrolityczna to rozpad cząsteczek na jony pod wpływem rozpuszczalnika.

Pomiary przewodnictwa elektrycznego wskazują, że absolutnie czysta woda jest w pewnym stopniu zdysocjowana. Można przyjąć, że cząsteczki wody pod wpływem wody ulegają dysocjacji (autoprotolizie)


tworząc jony oksoniowe H3O+ oraz wodorotlenkowe OH. Podwójna strzałka oznacza reakcję odwracalną zachodzącą w obie strony. Cząsteczka wody ulega dysocjacji na jony, a powstałe jony ulegają asocjacji (połączeniu), dając dwie cząsteczki wody. W określonej temperaturze ustala się stan równowagi, w którym jednakowa liczba cząsteczek wody rozpada się i ponownie łączy. Równowagę między jonami oksoniowymi i wodorotlenkowymi i niezdysocjowaną wodą możemy wyrazić za pomocą stałej jonizacji wody


w której symbole w nawiasach kwadratowych oznaczają stężenia jonów i wody w mol/L. Ponieważ stężenie czystej wody jest wielkością stałą, wyrażenie


jest również wielkością stałą, zwaną iloczynem jonowym wody. W temperaturze 25°C stężenie jonów oksoniowych jest równe stężeniu jonów wodorotlenkowych i wynosi


Oznacza to, że jedna na 550 milionów cząsteczek wody oddaje proton H+ innej cząsteczce wody. Na podstawie tych danych możemy obliczyć wartość iloczynu jonowego wody


Ta relacja jest słuszna dla wszystkich roztworów wodnych w temp. 25°C. Ponieważ posługiwanie się tak małymi stężeniami jest niewygodne, stosuje się ujemny dziesiętny logarytm stężenia jonów oksoniowych, określany jako pH roztworu.


pH bardzo czystej wody wynosi więc


Analogicznie możemy obliczyć pOH czystej wody, czyli ujemny logarytm dziesiętny stężenia jonów wodorotlenkowych OH


Przez logarytmowanie iloczynu jonowego wody otrzymujemy relację


Reakcja autoprotolizy wody jest endotermiczna, co oznacza, że wartość stałej jonizacji wody rośnie z temperaturą. W konsekwencji pH wody, która jest substancją obojętną, wynosi 7 w temp. 25°C, a w temperaturze ciała ludzkiego (36,6°C) już tylko pH = 6,82. Odpowiada to stężeniu jonów oksoniowych 1,5 ⋅ 10−7 mol/L.

 

2.7. Substancje obojętne, kwasowe i zasadowe

Stężenie jonów oksoniowych H3O+ w roztworze jest dogodnym kryterium klasyfikacji substancji na obojętne, kwasowe i zasadowe. Gdy pH = 7, roztwór jest obojętny — stężenie jonów oksoniowych wynosi [H3O+] = 10−7 mol/L. W przypadku roztworów kwasowych pH < 7, to znaczy, że [H3O+] > 10−7 mol/L, natomiast w roztworach zasadowych pH > 7, co odpowiada stężeniu [H3O+] < 10−7 mol/L. Mocne kwasy i zasady są prawie całkowicie zdysocjowane. Na przykład w roztworze kwasu chlorowego(VII) HClO4 o stężeniu 0,015 mol/L stężenie jonów oksoniowych wynosi [H3O+] = 1,5 ⋅ 10−2 mol/L, co odpowiada pH = 1,82. Jest to bardzo mocny kwas. W roztworze wodorotlenku potasu KOH o stężeniu 0,01 mol/L stężenie jonów wodorotlenkowych wynosi [OH] = 10−2 mol/L, co odpowiada pOH = 2 i pH = 12. Jest to więc bardzo mocna zasada. W stężonych roztworach kwasów i zasad skala pH może rozciągać się poza podany przedział (0–14).

Istnieją także słabe kwasy i zasady, które są zdysocjowane tylko częściowo w roztworach wodnych. Należą do nich m.in. kwas węglowy i amoniak.


Tlenki pierwiastków w reakcji z wodą mogą utworzyć zasady lub kwasy. Na przykład tlenek sodu Na2O w reakcji z wodą tworzy zasadę sodową NaOH


natomiast ditlenek węgla CO2 z wodą tworzy kwas węglowy H2CO3


Charakter kwasowy tlenków rośnie od lewej do prawej strony okresu (uporządkowanie poziome układu okresowego pierwiastków). W zależności od tego, czy tlenki tworzą z wodą zasadę czy też kwas, dzielimy je na tlenki zasadowe, amfoteryczne i kwasowe. W tabeli 2.3 podano przykłady typowych tlenków.

Tabela 2.3. Tlenki zasadowe, amfoteryczne i kwasowe


Li2O BeO B2O3 CO2 N2O5 F2O
Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 Cl2O7
K2O CaO Ga2O3 GeO2 As2O5 SeO3 Br2O
Rb2O SrO In2O3 SnO2 Sb2O5 TeO3 I2O5
Cs2O BaO Tl2O3 PbO2 Bi2O5


zasadowe
amfoteryczne
Kwasowe

Tlenki amfoteryczne wobec zasad zachowują się jak kwasy, wobec kwasów — jak zasady. Przykładem może być tlenek glinu Al2O3, który pod wpływem kwasu tworzy sole (zachowuje się jak zasada)


a pod wpływem zasad zachowuje się jak kwas


Amfoteryczność jest to zdolność substancji chemicznych wykazywania właściwości zarówno kwasowych, jak i zasadowych.

Spośród znanych definicji kwasów i zasad najpopularniejsza jest najstarsza definicja Arrheniusa: kwasy, to substancje, które w roztworze wodnym odszczepiają jony wodorowe (protony) H+, natomiast zasady odszczepiają jony wodorotlenkowe OH. W nowszym ujęciu Lowry’ego–Brönsteda kwasem jest donor protonów H+, natomiast zasadą — akceptor protonów. Teoria Lowry’ego–Brönsteda została uogólniona w 1923 r. przez Lewisa: zasadą jest każdy donor pary elektronowej, natomiast kwasem — każdy akceptor pary elektronowej. Najbardziej ogólna definicja kwasów i zasad została zaproponowana w 1939 r. przez Usanowicza:

Kwas jest to substancja, która jest donorem kationów, akceptorem anionów i elektronów lub jest zdolna do zobojętniania zasad i tworzenia soli.

Zasada jest to substancja, która jest donorem anionów i elektronów, akceptorem kationów lub jest zdolna do zobojętniania kwasów i utworzenia soli.

2.8. Roztwory buforowe

Stopień dysocjacji kwasów i zasad zależy od ich stężenia. Na przykład n-krotne rozcieńczenie mocnego kwasu lub mocnej zasady powoduje odpowiednio n-krotne zmniejszenie stężenia jonów wodorowych lub wodorotlenkowych. Również dodanie kwasu lub zasady do roztworu powoduje znaczną zmianę pH. W celu przeciwdziałania zmianom pH roztworów stosuje się roztwory buforowe. Mają one zdolność niwelowania (buforowania) zmian pH nie tylko przy rozcieńczaniu, ale również przy dodawaniu niewielkich ilości zasad lub kwasów.

Roztwór buforowy jest to roztwór słabego kwasu i jego soli z mocną zasadą lub roztwór słabej zasady i jej soli z mocnym kwasem. Zapobiega dużym zmianom pH pod wpływem rozcieńczania lub dodawania kwasu (zasady).

Buforem stosowanym do przeprowadzania reakcji chemicznych przy stałym stężeniu jonów wodorowych jest roztwór octanu sodu CH3COONa w kwasie octowym CH3COOH. Przykładem buforu mającego kapitalne znaczenie dla życia jest mieszanina wodorowęglanu sodu NaHCO3 z kwasem węglowym H2CO3, która utrzymuje stałą wartość pH = 7,30 ± 0,02 osocza krwi ludzkiej. W mieszaninie powyższych substancji występuje słabo zdysocjowany kwas węglowy oraz mocno zdysocjowany wodorowęglan sodu, wprowadzający do układu jony HCO3. Dodane do roztworu kwasy (H+) lub zasady (OH) ulegają zobojętnieniu wskutek reakcji:


Powyższe reakcje umożliwiają utrzymanie stałej wartości pH osocza krwi ludzkiej; zmiana pH w większym zakresie stanowi śmiertelne zagrożenie dla organizmu.

2.9. Substancje powierzchniowo czynne

Rozpuszczalniki stosowane do otrzymywania roztworów, koloidów i zawiesin mogą być substancjami hydrofilowymi (polarnymi) i hydrofobowymi (niepolarnymi). Cząsteczki rozpuszczalnika hydrofilowego mają duży moment dipolowy i mieszają się z wodą (o znacznym momencie dipolowym) w dowolnych stosunkach. Rozpuszczalniki hydrofobowe składają się z cząsteczek niemających momentu dipolowego, dlatego nie mieszają się z wodą oraz innymi substancjami polarnymi. Rozpuszczalniki hydrofobowe mogą mieszać się tylko z substancjami niepolarnymi. Do rozpuszczalników hydrofilowych należą m. in. alkohole metylowy i etylowy, etery dimetylowy i dietylowy, kwasy mrówkowy i octowy, aceton, glikole, gliceryna. Najważniejsze rozpuszczalniki hydrofobowe to chloroform, tetra (tetrachlorek węgla), tłuszcze (oliwa, oleje), ropa naftowa, benzen, toluen, ksylen. Cząsteczki polarne wskutek silnego przyciągania dipoli wypychają na zewnątrz cząsteczki niepolarne i odwrotnie — w rozpuszczalnikach niepolarnych wypychane są cząsteczki polarne. Próba zmieszania rozpuszczalnika polarnego z niepolarnym prowadzi do powstania nietrwałej emulsji, która niewstrząsana ulega rozwarstwieniu. Trwałe emulsje typu olej–woda (o/w) lub woda–olej (w/o) można wytworzyć przez dodanie substancji powierzchniowo czynnej (SPC).

Substancja powierzchniowo czynna (surfaktant, tensyd) jest to substancja chemiczna, której cząsteczki zawierają część hydrofilową i część hydrofobową. Symbolicznie SPC można przedstawić następująco:


Część hydrofilowa, zaznaczona kółkiem, to najczęściej grupa atomów zawierająca tlen, np. – OH, – COOH, – COH, >CO, lub azot, np. – NH2. Część hydrofobowa, zaznaczona linią, utworzona jest przez długi łańcuch alifatyczny (węglowodorowy), zbu- dowany z atomów węgla powiązanych wiązaniami σ. Przykładem SPC o znaczeniu kosmetycznym jest alkohol stearylowy, o wzorze CH3 −−(CH2)17 −−OH, zawierający 18 atomów węgla w łańcuchu węglowodorowym. Elektryczny biegun ujemny (część hydrofilowa) znajduje się przy grupie – OH, natomiast ładunek dodatni rozkłada się wzdłuż łańcucha (część hydrofobowa). W uproszczonej przestrzennej notacji strukturalnej, w której liniami zaznaczamy wiązania σ, a grupy – CH2 – reprezentowane są przez punkty styku linii, alkohol stearylowy ma następujący wzór:


Wprowadzenie takiej substancji do rozpuszczalnika polarnego powoduje równoległe ustawienie wszystkich cząsteczek na powierzchni rozpuszczalnika z częścią hydrofilową w rozpuszczalniku, a hydrofobową w powietrzu[7]. Na granicy faz (rys. 2.20) tworzy się warstwa, która zmniejsza napięcie powierzchniowe rozpuszczalnika, najczęściej wody. Aktywność powierzchniowa stała się przyczyną wprowadzenia nazwy SPC.

Rys. 2.20. SPC na granicy faz

2.9.1. Emulgatory o/w i w/o

Substancje powierzchniowo czynne stosowane są w kosmetyce jako: emulgatory, środki czyszczące, substancje zwilżające i pianotwórcze. Jak już wspomniano, zmieszanie cieczy polarnej z niepolarną prowadzi do powstania nietrwałej emulsji, która ulega rozwarstwieniu. Trwałe emulsje typu olej–woda (o/w) lub woda–olej (w/o) można wytworzyć przez dodanie SPC. W przypadku emulsji o/w mieszamy substancję hydrofobową z hydrofilową oraz SPC. SPC otacza częścią hydrofobową cząsteczkę niepolarną, tworząc micelę jednowarstwową, w której części hydrofilowe SPC zwrócone są na zewnątrz, w kierunku cząsteczek rozpuszczalnika polarnego. W ten sposób substancja hydrofobowa „przebiera się” za hydrofilową i tak jest przez rozpuszczalnik traktowana (rys. 2.21).

 

W przypadku emulsji w/o sytuacja jest odwrotna. W micellach uwięzione są cząsteczki substancji hydrofilowej, otoczone częścią hydrofilową SPC, której część hydrofobowa zwrócona jest na zewnątrz w kierunku rozpuszczalnika niepolarnego. Tym razem

Rys. 2.21. Stabilizowanie emulsji typu w/o oraz o/w

cząsteczka hydrofilowa „przebiera się” za cząsteczkę hydrofobową rozpuszczalną w rozpuszczalniku niepolarnym.

2.9.2. Usuwanie brudu

Substancje powierzchniowo czynne są głównym składnikiem środków kosmetycznych i piorących, służących do usuwania brudu. Cząstki brudu, głównie tłuszczu, sadzy, kurzu, pyłu startego z powierzchni bitumicznych, opon samochodowych i podeszew obuwia, mają właściwości hydrofobowe. W procesie usuwania brudu z powierzchni skóry lub tkaniny SPC przyczepiają się częścią hydrofobową do cząstek brudu, a grupa hydrofilowa „wciągana” jest do wody. Odmyciu brudu sprzyja obniżone napięcie powierzchniowe wody. Ruch wody powoduje odrywanie się cząstek brudu z otaczającą je micelą utworzoną przez SPC (rys. 2.22). W miceli uwięzione są nie tylko cząstki brudu, ale również pęcherzyki powietrza (substancji hydrofobowej). Tworzą się „bańki” powietrzne, makroskopowo obserwowane jako piana. Micele z uwięzionym brudem i powietrzem są unoszone (flotują) na powierzchnię wody, a następnie są mechanicznie usuwane z roztworu.

Rys. 2.22. Usuwanie brudu przez SPC

Flotacja jest to wynoszenie zawiesin za pomocą miceli powietrznych na powierzchnię roztworu. Flotacja oraz SPC są stosowane do oddzielania minerałów użytkowych (siarki, rud metali) od złoża płonego. Do mieszanej wodnej zawiesiny zmielonej rudy z dodatkiem SPC wdmuchiwane jest powietrze, które przyczepia się do hydrofobowych cząstek minerałów i wynosi je na powierzchnię. Znana jest również flotacja jonowa, stosowana do oczyszczania ścieków i wód odpadowych zawierających duże ilości koloidów.

Piana utworzona jest przez micele jednowarstwowe. Znane są również micele dwuwarstwowe — przykładem są „bańki” mydlane unoszące się w powietrzu. Wewnątrz uwięzione są cząsteczki hydrofobowe powietrza, które również znajduje się na zewnątrz miceli. Cząsteczki SPC orientują się częścią hydrofobową na zewnątrz i do wewnątrz w kierunku powietrza, natomiast części hydrofilowe łączą się, tworząc micelę dwuwarstwową (rys. 2.23).

Rys. 2.23. Hydrofobowa micela dwuwarstwowa

Do szczególnie aktywnych SPC należą detergenty, opisane w rozdz. 5. Detergenty odznaczają się nie tylko większą efektywnością czyszczącą niż mydła, ale również mogą być stosowane bezpośrednio w wodzie twardej, w której mydła tracą skuteczność (tworzą osad nierozpuszczalnego mydła wapniowego i magnezowego). Stosowanie detergentów stwarza poważny problem ekologiczny — syntetyczne detergenty nie rozkładają się pod wpływem światła i bakterii, niszcząc życie biologiczne w wodzie otwartej, do której wprowadzane są ścieki oczyszczone tylko mechanicznie. Na przykład popularny detergent dodecylobenzenosulfonian sodu CH3(CH2)11C6H4SO3Na pozostaje w wodzie w stanie niezmienionym przez okres dwóch tygodni.

2.10. Osmoza i dyfuzja

Strukturami o dużym znaczeniu biologicznym i chemicznym są błony (membrany) półprzepuszczalne. Są to naturalne błony komórek roślinnych i zwierzęcych, folie z tworzyw sztucznych (celofanowe, nylonowe, octanowe) oraz niektóre żele osadzone na ściankach naczyń porowatych. Błony są strukturami perforowanymi, pokrytymi mikrootworami, które są przepuszczalne dla cząsteczek wody i innych rozpuszczalników, natomiast nieprzepuszczalne dla dużych cząsteczek substancji rozpuszczonych. Jeżeli oddzielimy błoną półprzepuszczalną czysty rozpuszczalnik (np. wodę) od roztworu zawierającego substancję rozpuszczoną (np. cukier), cząsteczki rozpuszczalnika będą przenikać przez błonę do roztworu, dążąc do wyrównania stężeń. Takie zjawisko nazywamy osmozą. Osmoza jest to samorzutne przechodzenie rozpuszczalnika z roztworu o stężeniu mniejszym do roztworu o stężeniu większym przez półprzepuszczalną błonę (membranę).

Jeżeli roztwór znajduje się w zamkniętym naczyniu w stałej objętości, to proces samorzutnego przechodzenia rozpuszczalnika do roztworu powoduje w roztworze wzrost ciśnienia, zwanego ciśnieniem osmotycznym. Miarą tego ciśnienia jest wysokość słupa cieczy (roztworu) powodująca ciśnienie hydrostatyczne równoważące ciśnienie osmotyczne. Pomiary ciśnienia osmotycznego prowadzi się w osmometrze (rys. 2.24).

Rys. 2.24. Osmometr

Jeżeli roztwór cukru w wodzie umieścimy wewnątrz rurki szklanej zakończonej od dołu błoną półprzepuszczalną, a następnie wstawimy rurkę do czystej wody znajdującej się w zlewce, to cząsteczki wody będą przenikać przez błonę, powodując unoszenie się roztworu cukru w rurce. Proces unoszenia trwa tak długo, aż ciśnienie hydrostatyczne słupa roztworu w rurce zrównoważy ciśnienie osmotyczne wody przenikającej przez błonę. Jeżeli cząsteczki substancji rozpuszczonej nie ulegają w wodzie procesom dysocjacji lub asocjacji (łączenia) zmieniających liczbę cząsteczek rozpuszczonych w rozpuszczalniku, to roztwory różnych związków o tym samym stężeniu są izoosmotyczne. Roztwory izoosmotyczne wykazują to samo ciśnienie osmotyczne przy tych samych stężeniach, niezależnie od typu i właściwości substancji rozpuszczonej. Oznacza to, że w przypadku rozdzielenia roztworów izoosmotycznych błoną półprzepuszczalną, tyle samo cząsteczek rozpuszczalnika przejdzie na jedną, jak i na drugą stronę błony. Izoosmotyczny z krwią jest 0,9-procentowy roztwór chlorku sodu w wodzie, zwany roztworem fizjologicznym. Czerwone ciałka krwi umieszczone w roztworze fizjologicznym nie zmieniają swoich właściwości. Roztwór fizjologiczny może zostać wprowadzony do organizmu bez wywołania zjawisk plazmolizy (kurczenia się komórek) lub hemolizy (rozszerzania się komórek), wskutek osmotycznego transportu rozpuszczalnika z i do komórek.

Proces plazmolizy (osmotycznego odwadniania) komórek stosuje się do konserwowania żywności za pomocą cukru (dżemy, soki) lub soli (zalewy). Plazmoliza powoduje wstrzymanie rozwoju komórek bakterii gnilnych i fermentacyjnych, a w konsekwencji konserwowanie żywności. Osmoza reguluje zawartość wody w komórkach roślinnych, zapewnia właściwy turgor[8], nadaje korzeniom siłę przebicia przez glebę, warunkuje odporność rośliny na suszę i zimno. Przepuszczalność błon biologicznych i syntetycznych zmienia się w zależności od właściwości fizykochemicznych rozpuszczonych substancji. Na przykład obecność dużych jonów powoduje, że jony o wymiarach mniejszych niż perforacja membrany nie mogą swobodnie przenikać przez błonę do roztworu zawierającego duże jony. Mogą natomiast przechodzić w kierunku odwrotnym. Zjawisko to odgrywa ważną rolę w organizmach żywych, w których zachodzi ciągły transport małych jonów mineralnych i dużych cząsteczek organicznych. Zróżnicowanie stężeń jonów po obu stronach błon jest odpowiedzialne za powstawanie dużych różnic potencjałów elektrostatycznych na ściankach komórek.

Transport cząsteczek substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika zachodzi również na granicy zetknięcia się roztworu i rozpuszczalnika. Jeżeli na stężony roztwór cukru nalejemy herbaty, tak by roztwory się nie wymieszały (jest to możliwe, gęstość roztworu cukru jest bowiem większa niż herbaty), to po pewnym czasie zauważymy, że oba roztwory stały się jednolite kolorystycznie oraz słodkie. Po odpowiednio długim czasie dochodzi do całkowitego wymieszania się obu warstw cieczy. Zjawisko to nazywamy dyfuzją (rys. 2.25).

Rys. 2.25. Dyfuzja w roztworze

Dyfuzja jest to samorzutne przenikanie cząstek jednej fazy do drugiej, pod wpływem bezładnego (termicznego) ruchu cząsteczek materii, powodujące mieszanie gazów, cieczy i ciał stałych. Dyfuzja najszybciej przebiega w gazach, wolniej w cieczach, a najwolniej w ciałach stałych. Szybkość procesu zależy od współczynnika dyfuzji danej substancji, gradientu (różnicy) stężeń, wielkości powierzchni, przez którą migrują dyfundujące cząsteczki, oraz ich masy. Ostatnia zależność stanowi podstawę komponowania składu perfum. Składają się one z lotnych substancji zapachowych o małej masie molowej (estry, etery) oraz substancji o dużej masie molowej (piżmo, ambra, cywet), których dyfuzja w powietrzu jest powolna. W konsekwencji nuta zapachowa perfum zmienia się w czasie, w zależności od szybkości dyfundowania cząsteczek substancji zapachowych do zmysłu powonienia. Dyfuzja wykorzystywana jest w procesie oddychania. Tlen z powietrza dyfunduje przez błonę pęcherzykowo-kapilarną płuc, a następnie z krwi do komórek poprzez błonę kapilarną. W kierunku odwrotnym przebiega zjawisko dyfuzji ditlenku węgla, które usuwa CO2 z organizmu.