Искусственная почка

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Непрерывное движение частиц приведет к тому, что концентрация растворов в обоих сосудах будет постепенно выравниваться, пока не станет равней. То же явление будет происходить и при прямом соприкосновении двух растворов различных веществ, с той лишь разницей, что в этом случае равновесие наступает тогда, когда концентрация обоих веществ в сосудах станет одинаковой. Такое взаимодействие растворов при их прямом соприкосновении носит название свободной диффузии.

При разделении растворов какой-либо мембраной произойдут в зависимости от свойств последней следующие процессы.

Если у мембраны поры такой величины, что через них свободно проходят и вода, и растворенные в ней вещества, то принципиально все процессы будут такими же, как при прямом соприкосновении растворов. Движение частиц воды и растворенных в ней веществ будет происходить до достижения равновесия, то есть равенства концентрации растворов по обе стороны мембраны. Разница будет только количественной — при диффузии через мембрану наступление равенства концентраций будет достигаться тем медленнее, чем меньше степень пористости мембраны, то есть чем меньше пор приходится на единицу ее поверхности.

Если поры мембраны настолько мелки, что пропускают только воду, но задерживают растворенные в ней вещества, то возникают явления осмоса. Суть их состоит в том, что в раствор с большей концентрацией будет поступать вода до тех пор, пока за счет этого более крепкий раствор не будет разбавлен настолько, что наступит равенство концентраций растворов по обе стороны мембраны, или, вернее, до тех пор, пока давление столба раствора с той стороны мембраны, где находился более концентрированный раствор, не уравновесит энергию движения растворенных частиц, их осмотическое давление.

Наконец в растворе могут одновременно находиться вещества с резко отличной величиной частиц. Это наблюдается, например, в крови, в жидкой части (плазме) которой имеются в растворенном состоянии, с одной стороны, соли натрия, калия, кальция и ряд органических соединений, характеризующихся относительно небольшой величиной частиц, и, с другой стороны, белки и другие коллоидные вещества, величина молекул которых несоизмеримо больше. Если имеется такое резкое различие в величине частиц, то можно подобрать целый ряд мембран с такими размерами пор, которые будут обеспечивать свободное прохождение веществ с малой величиной частиц и представлять непреодолимое препятствие для крупных молекул.



В связи с этим можно вспомнить, что в деревнях было принято выпиливать в нижней части дверей амбаров отверстие, величина которого позволяла кошкам свободно проникать в амбар для ловли мышей и крыс (кстати сказать, это обеспечивало и постоянное поколение амбара грызунами), но не давала возможности добраться до зерна домашней птице и мелкому скоту.

В отношении воды и соединений с малой величиной молекулы мембрана будет допускать диффузию — свободное движение этих веществ до установления равенства их концентрации по обе стороны перегородки. Но для крупномолекулярных веществ эта мембрана будет непроницаема, что приведет к осмотическому взаимодействию. Такой процесс частичной или избирательной диффузии получил название диализа.

Явлением диализа широко пользуются в тех случаях, когда нужно выделить коллоидные вещества из смешанного раствора коллоидов и кристаллоидов. Для этого диализ ведут, как говорят, против проточной воды, то есть по одну сторону полупроницаемой мембраны (например, целлофанового мешочка, в котором находится диализируемая смесь) непрерывно протекает чистая вода. Проходящие через стенку мешочка частицы тотчас же уносятся водой, и диализ заканчивается тогда, когда все способные проходить через мембрану частицы выйдут изнутри мешочка и будут унесены водой. Внутри мешочка останутся только те вещества, величина молекул которых больше величины пор мембраны. Так, например, на фармацевтических фабриках очищают некоторые гормональные препараты.