การออสโมซิส

น้ำ น้ำ มีแต่น้ำอยู่ทุกที่เลย แต่กินไม่ได้สักหยด รู้กันแล้วใช่ไหมว่าการดื่มน้ำเกลือเข้าไป จะก่อให้เกิดอันตรายน่ะ ดีแล้ว แต่รู้เหตุผลไหมล่ะว่าทำไม ตามมาสิ แล้วเดี๋ยวก็จะได้เห็น แก้วสองใบนี้ มีน้ำอยู่ทั้งสองแก้ว เราจะละลายเกลือลงในน้ำแก้วหนึ่ง ตอนนี้ เราก็ใส่แครอทลงไปในแต่ละแก้ว แล้วก็ทิ้งเอาไว้ 2 วัน คิดว่าจะเกิดอะไรขึ้น แครอทที่แช่อยู่ในน้ำเกลือจะหดเล็กลง น้ำบางส่วนที่อยู่ในเซลล์ของแครอท ได้ออกมาอยู่ข้างนอก มันเหมือนกับว่าแครอทเองก็พยายาม ทำให้น้ำเกลือเจือจาง ตอนแรกนั้น น้ำที่อยู่ในแครอท มีความเข้มข้นของเกลือน้อยกว่านี้ และน้ำที่อยู่นอกแครอทก็มีความ เข้มข้นของเกลือมากกว่านี้ และเมื่อแครอทคายน้ำที่อยู่ในตัวมันออกมา สมดุลของความเข้มข้นจึงเกิดขึ้น เกลือยังคงอยู่ในที่เดิมที่มันอยู่ ทว่าน้ำกลับเป็นตัวที่เคลื่อนที่เข้ามา เพื่อทำให้ความเข้มข้นนั้นสมดุลกัน อืม ดูเหมือนว่าน้ำพยายามที่จะ ทำให้สารละลายที่เข้มข้นนั้น เจือจางลงใช่ไหมล่ะ ปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นนี้จึง ถูกเรียกว่า การออสโมซิส ที่ทุกชีวิตบนโลกนี้ต่างก็จำเป็นต้องใช้ ซึ่งการออสโมซิสนี่เองทำให้รากของพืช สามารถดูดซึมน้ำจากดินมาใช้ได้ ยังมีการออสโมซิสในร่างกาย ที่เกิดขึ้นอยู่ในขณะนี้ ที่เซลล์ของเรา การออสโมซิสจะทำให้น้ำเคลื่อนที่เข้า และออกจากเซลล์ มันคือการขับเคลื่อนด้วยความเข้มข้น ของเกลือและแร่ธาตุต่างชนิดที่อยู่ในเซลล์ เมื่อนำมาเปรียบเทียบกับภายนอกเซลล์ ในการทำความเข้าใจว่าการออสโมซิสนั้น มีหลักการทำงานอย่างไร เราต้องเข้าไปดูมันใกล้ๆ นี่คือบีกเกอร์ ที่ถูกแบ่งออกเป็น 2 ส่วน ซึ่งมีผนังบางๆคั่นกลาง ผนังนี้เป็นเสมือนตัวขวางกั้น ที่อยู่นอกสุดของเซลล์ที่ เรียกว่าเยื่อหุ้มเซลล์ (Cell membrane) ด้านหนึ่งของบีกเกอร์จะมีน้ำเกลือ ที่มีความเข้มข้นน้อย และอีกด้านจะเป็นน้ำเกลือที่มี ความเข้มข้นสูง เมื่อรอสักพักหนึ่ง เราจะสังเกตเห็นว่า ระดับน้ำเกลือในด้านที่ความเข้มข้นสูงกว่า ได้เพิ่มสูงขึ้น ซึ่งเป็นเพราะว่าเยื่อหุ้มเซลล์ ที่ไม่ได้เป็นแค่ผนังเท่านั้น แต่มันเป็นเยื่อหุ้มเซลล์ที่มีรูขนาดเล็ก จำนวนมากอยู่ภายใน เหมือนกับตัวกรองอย่างดี โมเลกุลของน้ำนั้นมีขนาดเล็กพอ ที่จะผ่านเข้าไป และมันก็ทำได้จริงๆ โมเลกุลของน้ำจะเคลื่อนที่ เป็นแบบหมุนเวียน และโมเลกุลบางตัวก็จะเคลื่อนผ่านไป จากฝั่งหนึ่งไปยังอีกฝั่ง ซึ่งเป็นไปทั้ง 2 ทิศทาง แต่ดูสิว่าเกิดอะไรขึ้นกับเกลือ เกลือจะแตกตัวเป็นโซเดียมไอออน และคลอไรด์ไอออน เพราะในไอออนก็มีประจุไฟฟ้าอยู่ มันจึงดึงโมเลกุลของน้ำไว้ และเกิดเป็นเปลือกรอบตัวมันด้วย ตอนนี้ด้วยขนาดที่ค่อนข้างใหญ่ของเซลล์ จีงทำให้มันไม่อาจผ่านผนังเซลล์ไปได้ กลุ่มเซลล์เหล่านี้จะเคลื่อนที่ แบบไม่มีทิศทางที่แน่นอน เหมือนกับโมเลกุลของน้ำ บางครั้งกลุ่มเซลล์พวกนี้ก็ไปขวางทาง โมเลกุลของน้ำ ซึ่งมักจะเดินทางผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ทางนี้ ที่น่าประหลาดใจก็คือ น้ำก็ยังสามารถ แพร่ผ่านเข้าไปทางด้านนี้ได้อยู่ดี แม้จะมีก้อนเซลล์ขนาดใหญ่ขวางอยู่ก็ตาม ดูเหมือนว่าโมเลกุลของน้ำ จะแพร่จากบริเวณที่มีความเข้มข้นน้อย ไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นมาก มากกว่าที่จะเกิดในทางกลับกัน การออสโมซิสจึงเกิดขึ้นในสารละลาย ที่มีความเข้มข้นของตัวถูกละลายแตกต่างกัน บริเวณด้านใดด้านหนึ่งของผนังเซลล์ ที่ให้แค่ตัวทำละลายเท่านั้น ที่ผ่านเข้าไปได้ และกักตัวถูกละลายไว้ ผนังเซลล์ที่ปล่อยให้เฉพาะสารบางอย่าง ผ่านเข้าไปได้เท่านั้น เรียกว่า เยื่อเลือกผ่าน (semi-permeable) หรือ (Half-passable) การออสโมซิสจะดำเนินไปจนกระทั่ง สารละลายของทั้งสองฝั่ง ของเยื่อเลือกผ่านมีความเข้มข้นเท่ากัน เพราะเหตุนี้การดื่มน้ำทะเลเข้าไป จึงเป็นอันตรายอย่างมาก เมื่อเซลล์ของเราสัมผัสกับน้ำทะเล ที่มีความเข้มข้นของเกลือสูงมากๆ มันจะขับน้ำในร่างกายออกมา จนกว่าความเข้มข้นภายนอกและภายใน ของเกลือจะเท่ากัน ดังนั้นถ้าเราดื่มน้ำทะเลเข้าไป ก็จะทำให้ร่างกายสูญเสียน้ำ จนเกิดภาวะขาดน้ำในที่สุด