Vandpotentiale

Definition af vandpotentiale

Vandpotentiale er den potentielle energi af vand i et system sammenlignet med rent vand, når både temperatur og trykket holdes det samme. Det kan også beskrives som et mål for, hvor frit vandmolekyler kan bevæge sig i et bestemt miljø eller system. Det måles i kilopascal (kPa) og er repræsenteret af det græske bogstav Psi (Ψ). Vandpotentialet er aldrig positivt, men har en maksimal værdi på nul, hvilket er det for rent vand ved atmosfærisk tryk. Når det kommer til urent vand eller vand, der har opløste stoffer, jo mere opløst stof der er, jo mere negativ bliver Ψ, da de opløste molekyler tiltrækker vandmolekylerne og begrænser deres frihed til at bevæge sig.

Bevægelse af vandmolekyler

Vand bevæger sig fra områder, hvor vandpotentialet er højere (eller mindre negativt), til områder, hvor det er lavere (eller mere negativt), og vi henviser til denne bevægelse som osmose. For eksempel er opløsningen omkring cellen hypertonisk i diagrammet nedenfor, hvilket betyder, at den har en højere koncentration af opløst stof, så et lavere vandpotentiale, end indersiden af cellen. Da cellen har en delvist permeabel membran, der tillader bevægelse af vand ind og ud af den, vil vand bevæge sig fra indersiden af cellen, hvor Ψ er højere, til uden for cellen, hvor Ψ er lavere. Dette kan føre til cellernes død i levende organismer. På den anden side kan en celle, der placeres i en ren vandopløsning, tage vand, indtil den brister og dør. Derfor har celler brug for et miljø, der ikke adskiller sig væsentligt i dets opløste koncentrationer.

Vandpotentiale er det, der gør det muligt for vand at komme ind i planterødderne, når der er mere opløst stof inden for rodcellerne end vandet i jorden. Og når vi går op på planten, aftager more mere og mere, trækker vand ind i stilkene, og derefter bladene, som konstant får vand fordampet ud af dem, opretholder en høj koncentration af opløst stof og en lav Ψ. I vores kroppe reguleres opløst koncentration gennem osmoregulering, som styrer og opretholder vand- og saltkoncentrationer for at holde os i live.

Vandpotentialformel

Formlen, der bruges til at beregne calculate, er følgende :

Ψ = Ψs + Ψp + Ψg + Ψm

Dog det forenkles ofte som denne formel, som også er korrekt:

Ψ = Ψs + Ψp

Her står Ψs for opløst potentiale, Ψp for trykpotentiale, Ψg for tyngdepotentiale og Ψm for det matriske potentiale. Trykpotentialet refererer til det fysiske tryk, der udøves af genstande eller cellemembraner på vandmolekyler, og det stiger med stigende tryk. Bemærk, at trykpotentiale normalt opretholdes som et positivt i planteceller, så de kan holde deres form, så planten kan forblive stiv. Derudover tager matrisk potentiale højde for kræfter mellem vandmolekyler og overflader eller stoffer, såsom jord eller cellemembraner. Matricepotentialet er altid negativt og er mere signifikant i tørre systemer, såsom jord, fordi vi finder ud af, at vandpartiklerne er stærkt knyttet til jordpartiklerne. Som navnet antyder, er tyngdepotentialet den måde, hvor jordens tyngdekraft påvirker vandmolekylers frihed til at bevæge sig. Endelig afhænger opløst stof af mængden af opløst stof i en opløsning, og det falder, når koncentrationen af opløst stof øges.

• Diffusion – Den vilkårlige spredning af partikler fra et område, hvor de er højere koncentration til en anden, hvor de er i en lavere koncentration.
• Hypotonisk opløsning – En opløsning med en højere koncentration af opløst stof sammenlignet med en anden opløsning.
• Isotonisk opløsning – En opløsning med lige opløst stof koncentration til en anden opløsnings.
• Viskositet – i hvilket omfang en væske modstår strømning.

Quiz

1. Hvad kan vi forvente at observere, hvis vi placerer en celle inde i en opløsning, hvor celleens Ψ er lig med -0,3 kPa, og den for opløsningen er -0,9 kPa?
A. Vand bevæger sig ud af cellen
B. Vand bevæger sig ind i cellen
C. Vand bevæger sig ikke ind i eller ud af cellen
D. Cellen brister

2. Kort sagt, vandpotentiale er:
A. Mængden af vand, som rødderne kan tage op om dagen
B. Kombinationen af osmotisk tryk og tyngdekræfter
C. Kombinationen af opløst potentiale og trykpotentiale
D.Mængden af tryk, der er nødvendigt for at skubbe vand op ad en stængel

3. Hvilke af følgende værdier for vandpotentiale indikerer det tørreste miljø?
A. -0,1 pKa
B. -1 pKa
C. -0,03 pKa
D. -5 pKa

4. Hvordan varierer vandpotentialet i forhold til koncentrationen af opløst stof?
A. Det øger jo højere koncentrationen af opløst stof
B. Det falder jo højere koncentrationen af opløst stof
C. Det påvirkes ikke af koncentrationen af opløst stof
D. Opløsningskoncentration har en inkonsekvent effekt på den