ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างศักย์ของน้ำกับศักย์ออสโมติกคือศักย์ของน้ำคือการวัดความเข้มข้นของโมเลกุลของน้ำอิสระในขณะที่ศักย์ออสโมติกเป็นตัววัดแนวโน้มของสารละลายที่จะดึงน้ำออกจากน้ำบริสุทธิ์ผ่านกึ่ง -เมมเบรนที่ดูดซึมผ่านออสโมซิส
ศักย์น้ำและศักย์ตัวละลาย หรือศักย์ออสโมติกเป็นการวัดพลังงานศักย์ของน้ำสองแบบ ศักยภาพของน้ำอธิบายว่าโมเลกุลของน้ำสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในสภาพแวดล้อมหรือระบบใด ศักย์ออสโมติกอธิบายพลังงานศักย์ของโมเลกุลของน้ำเมื่อมีโมเลกุลตัวถูกละลายในสารละลายโมเลกุลของตัวถูกละลายจะดึงดูดโมเลกุลของน้ำและจำกัดเสรีภาพในการเคลื่อนที่ ทั้งศักย์น้ำและศักย์ออสโมติกวัดเป็น Mpa ศักยภาพของน้ำสามารถเป็นศูนย์หรือค่าลบ แต่ไม่สามารถเป็นค่าบวกได้ นอกจากนี้ น้ำบริสุทธิ์ยังมีศักยภาพของน้ำเป็นศูนย์และมีศักย์ไฟฟ้าออสโมติกเป็นศูนย์
ศักยภาพน้ำคืออะไร
ศักยภาพของน้ำเป็นตัววัดความเข้มข้นของโมเลกุลของน้ำอิสระ โมเลกุลของน้ำอิสระคือโมเลกุลของน้ำที่เคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ จึงเป็นพลังงานศักย์ในน้ำ ตัวอักษรกรีก ψ (psi) ใช้เพื่อแสดงถึงศักย์ของน้ำ และวัดจากหน่วยของความดัน: เมกะปาสคาล (MPa) คำนวณโดยใช้สมการของ Ψ=Ψs + Ψp + Ψg + Ψm Ψs หมายถึงศักย์ตัวละลาย Ψp หมายถึงศักย์แรงดัน Ψg หมายถึงศักย์โน้มถ่วง และ Ψm หมายถึงศักย์ไฟฟ้าเมตริกซ์
รูปที่ 01: ศักยภาพน้ำ
น้ำบริสุทธิ์ไม่มีศักยภาพของน้ำ ดังนั้นศักย์ของน้ำจึงเป็นความแตกต่างระหว่างศักยภาพในตัวอย่างน้ำที่กำหนดกับน้ำบริสุทธิ์ ตัวอย่างที่กำหนดซึ่งมีตัวถูกละลายมีศักยภาพของน้ำเป็นลบ เมื่อมีโมเลกุลของตัวถูกละลายจำนวนมาก โมเลกุลของน้ำจะมีอิสระในการเคลื่อนที่น้อยลง จึงมีพลังงานศักย์เชิงลบ เมื่อความเข้มข้นของตัวถูกละลายในตัวอย่างสูงขึ้น การเคลื่อนที่ของโมเลกุลของน้ำในสารละลายจะน้อยลง โดยทั่วไปน้ำจะเคลื่อนจากศักยภาพน้ำสูงไปยังศักยภาพน้ำต่ำ ศักยภาพของน้ำไม่ได้มีค่าเป็นบวก
ในพืช ศักยภาพของน้ำเป็นสิ่งสำคัญในการเคลื่อนน้ำไปยังใบเพื่อทำการสังเคราะห์แสง นอกจากนี้ จำเป็นต้องมีศักยภาพของน้ำในการเคลื่อนย้ายน้ำจากดินไปยังยอดพืช
ศักยภาพออสโมติกคืออะไร
ศักย์ไฟฟ้าออสโมติกหรือที่เรียกว่าศักย์ตัวละลาย เป็นส่วนประกอบหนึ่งของศักย์น้ำ เป็นการวัดศักยภาพของน้ำสำหรับการเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีความเข้มข้นของตัวถูกละลายต่ำไปยังความเข้มข้นของตัวถูกละลายที่สูงขึ้น ศักย์ออสโมติกในน้ำบริสุทธิ์เป็นศูนย์ สารละลายมีศักย์ไฟฟ้าเชิงลบ การปรากฏตัวของตัวถูกละลายทำให้ศักย์ไฟฟ้าเป็นลบเสมอเนื่องจากโมเลกุลของน้ำจะมีอิสระในการเคลื่อนที่น้อยลงเนื่องจากโมเลกุลของตัวถูกละลาย โดยทั่วไป ศักย์ออสโมติกจะลดลงเมื่อความเข้มข้นของตัวถูกละลายเพิ่มขึ้น ศักย์ไฟฟ้าออสโมติกแสดงด้วย Ψs และวัดเป็น Mpa
รูปที่ 02: ศักยภาพออสโมติก
ศักยภาพออสโมติกสามารถกำหนดได้ว่าเป็นศักยภาพของโมเลกุลของน้ำที่จะย้ายจากสารละลายไฮโปโทนิกไปเป็นสารละลายไฮเปอร์โทนิกบนเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้สารละลายไฮโปโทนิกมีความเข้มข้นของตัวถูกละลายน้อยกว่าและมีน้ำมากกว่า ในขณะที่สารละลายไฮเปอร์โทนิกมีความเข้มข้นของตัวถูกละลายสูงและน้ำน้อยกว่า ความแตกต่างระหว่างศักย์ออสโมติกทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของน้ำจากสารละลายไฮโปโทนิกไปจนถึงไฮเปอร์โทนิก เมื่อศักย์ออสโมติกของสองภูมิภาคหรือสารละลายใกล้เคียงกัน จะไม่มีการเคลื่อนตัวสุทธิของโมเลกุลของน้ำระหว่างพวกมัน และสารละลายจะเรียกว่า สารละลายไอโซโทนิก
ความคล้ายคลึงกันระหว่างศักยภาพน้ำกับศักยภาพออสโมติก
- ศักย์ออสโมติกเป็นส่วนประกอบหนึ่งของศักย์น้ำ
- ศักย์น้ำและศักย์ไฟฟ้าออสโมติกเป็นศูนย์ในน้ำบริสุทธิ์
- สารละลายใด ๆ มีศักย์น้ำเป็นลบและมีศักย์ไฟฟ้าออสโมติกเป็นลบ
- มีหน่วยวัดเป็น MPa
- ในเซลล์พืช ทั้งศักย์น้ำและศักย์ตัวถูกละลายเป็นลบ
ศักยภาพน้ำและศักยภาพออสโมติกต่างกันอย่างไร
ศักยภาพของน้ำคือการวัดพลังงานศักย์ของน้ำในระบบเมื่อเทียบกับน้ำบริสุทธิ์ ในขณะที่ศักย์ออสโมติกคือศักยภาพของโมเลกุลของน้ำที่จะย้ายจากสารละลายไฮโปโทนิกไปเป็นสารละลายไฮเปอร์โทนิกผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ผ่านทาง ออสโมซิส ดังนั้นนี่คือความแตกต่างที่สำคัญระหว่างศักยภาพของน้ำและศักย์ออสโมติก นอกจากนี้ ศักย์ของน้ำเกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของน้ำอิสระในสภาพแวดล้อมเฉพาะ ในขณะที่ศักย์ออสโมติกเกิดขึ้นเนื่องจากตัวละลายที่ละลายน้ำ
ตารางด้านล่างสรุปความแตกต่างระหว่างศักย์น้ำและศักย์ไฟฟ้าออสโมติก
สรุป – ศักยภาพน้ำเทียบกับศักยภาพออสโมติก
ศักย์น้ำเป็นตัววัดพลังงานศักย์ในน้ำ ในขณะที่ศักย์ออสโมติกเป็นส่วนหนึ่งของศักย์น้ำที่เกิดจากอนุภาคตัวถูกละลายดังนั้นศักย์ออสโมติกจึงเป็นผลมาจากตัวถูกละลาย ศักย์ของน้ำ (Ψ) เท่ากับศักย์แรงดัน (Ψp) + ตัวถูกละลายหรือศักย์ออสโมติก (Ψs) ศักย์ออสโมติกเป็นหนึ่งในสององค์ประกอบของศักย์น้ำ ศักยภาพของน้ำในน้ำบริสุทธิ์เป็นศูนย์ ศักย์ออสโมติกในน้ำบริสุทธิ์จะเป็นศูนย์เช่นเดียวกัน ทั้งศักย์น้ำและศักย์ออสโมติกจะกลายเป็นลบเมื่อตัวถูกละลายในน้ำ ดังนั้นจึงสรุปความแตกต่างระหว่างศักย์น้ำและศักย์ไฟฟ้าออสโมติก