Vesipotentiaali

Vesipotentiaalin määrittely

Vesipotentiaali on järjestelmän potentiaalinen energia järjestelmässä verrattuna puhtaaseen veteen, kun sekä lämpötila että lämpötila paine pysyy samana. Sitä voidaan kuvata myös mittauksena siitä, kuinka vapaasti vesimolekyylit voivat liikkua tietyssä ympäristössä tai järjestelmässä. Se mitataan kilopascaleina (kPa) ja sitä edustaa kreikkalainen kirjain Psi (Ψ). Vesipotentiaali ei ole koskaan positiivinen, mutta sen suurin arvo on nolla, mikä on puhdasta vettä ilmakehän paineessa. Mitä tulee epäpuhtaaseen veteen tai veteen, jossa on liuenneita aineita, mitä enemmän liuenneita aineita on, sitä enemmän negatiivisia Ψ tulee, koska liuenneet molekyylit houkuttelevat vesimolekyylejä ja rajoittavat niiden liikkumisvapautta.

Vesimolekyylien liike

Vesi liikkuu alueilta, joilla vesipotentiaali on suurempi (tai vähemmän negatiivinen), alueille, joilla se on pienempi (tai negatiivisempi), ja tätä liikettä kutsutaan osmoosiksi. Esimerkiksi alla olevassa kaaviossa solun ympärillä oleva liuos on hypertoninen, mikä tarkoittaa, että siinä on korkeampi liuenneen aineen pitoisuus, joten pienempi vesipotentiaali kuin solun sisäpuolella. Koska solussa on osittain läpäisevä kalvo, joka sallii veden liikkumisen sisään ja ulos, vesi liikkuu solun sisäpuolelta, missä Ψ on korkeampi, solun ulkopuolelle, jossa Ψ on matalampi. Tämä voi johtaa elävien organismien solujen kuolemaan. Toisaalta puhdasvesiliuokseen sijoitettu solu voi ottaa vettä, kunnes se puhkeaa ja kuolee. Siksi solut tarvitsevat ympäristön, joka ei poikkea merkittävästi liuenneiden aineiden pitoisuuksiltaan.

Vesipotentiaali antaa veden päästä kasvin juuriin, kun liuenneita aineita on enemmän juurisolujen sisällä kuin maaperän vesi. Ja kun nousemme kasville, Ψ vähenee yhä enemmän vetämällä vettä varsiin ja sitten lehtiä, jotka jatkuvasti haihduttavat vettä niistä pitämällä yllä korkeaa liuenneen aineen pitoisuutta ja matalaa Ψ. Kehossamme liuenneiden aineiden pitoisuutta säännellään osmoregulaatiolla, joka säätelee ja ylläpitää veden ja suolan pitoisuuksia pitääkseen meidät hengissä.

Vesipotentiaalikaava

calculate: n laskemiseen käytetty kaava on seuraava :

Ψ = Ψs + Ψp + Ψg + Ψm

Kuitenkin sitä yksinkertaistetaan usein tällä kaavalla, joka on myös oikea:

Ψ = Ψs + Ψp

Tässä Ψs tarkoittaa liuenneen potentiaalia, Ψp painepotentiaalia, Ψg painovoimapotentiaalia ja Ψm matriisipotentiaalia. Painepotentiaali viittaa esineiden tai solukalvojen fyysiseen paineeseen vesimolekyyleille, ja se kasvaa paineen kasvaessa. Huomaa, että painepotentiaali ylläpidetään yleensä positiivisina kasvisoluissa, jotta ne pitävät muotonsa, jolloin kasvi pysyy jäykkänä. Lisäksi matriisipotentiaalissa otetaan huomioon vesimolekyylien ja pintojen tai aineiden, kuten maaperän tai solukalvojen, väliset voimat. Matriisipotentiaali on aina negatiivinen ja merkittävämpi kuivissa järjestelmissä, kuten maaperässä, koska havaitsemme, että vesihiukkaset ovat vahvasti kiinni maaperän hiukkasissa. Kuten nimestä käy ilmi, gravitaatiopotentiaali on tapa, jolla maan painovoima vaikuttaa vesimolekyylien liikkumisvapauteen. Lopuksi, liuenneen aineen potentiaali riippuu liuenneen aineen määrästä liuoksessa ja se pienenee, kun liuenneen aineen pitoisuus kasvaa.

• Diffuusio – partikkelien mielivaltainen leviäminen alueelta, jossa ne ovat korkeammalla konsentraatio toiseen, missä ne ovat alhaisemmissa konsentraatioissa.
• Hypotoninen liuos – liuos, jolla on suurempi liuenneen aineen pitoisuus verrattuna toiseen liuokseen.
• Isotoninen liuos – liuos, jossa on yhtä suuri liuotin keskittyminen toiseen ratkaisuun.
• Viskositeetti – missä määrin neste vastustaa virtausta.

Tietokilpailu

1. Mitä voimme odottaa havaitsevamme, jos sijoitamme solun liuoksen sisään, jossa solun equal on -0,3 kPa ja liuoksen -0,9 kPa?
A. Vesi siirtyy ulos solusta
B. Vesi siirtyy soluun
C. Vesi ei pääse soluun tai ulos solusta
D. Solu puhkeaa

2. Yksinkertaisesti sanottuna vesipotentiaali on:
A. Juurien mahdollisesti käyttämä vesimäärä päivässä
B. Osmoottisen paineen ja painovoimien yhdistelmä
C. Liuotetun aineen ja painepotentiaalin yhdistelmä
D.Tarvittava paine veden vetämiseksi kasvivarren päälle

3. Mikä seuraavista vesipotentiaaliarvoista osoittaa kuivinta ympäristöä?
A. -0,1 pKa
B. -1 pKa
C. -0,03 pKa
D. -5 pKa

4. Kuinka vesipotentiaali vaihtelee liuenneen aineen pitoisuuden suhteen?
A. Se lisää suurempaa liuenneen aineen pitoisuutta
B. Se pienentää suurempaa liuenneen aineen pitoisuutta
C. Liukenevan aineen
D pitoisuus ei vaikuta siihen. Liuotetun aineen pitoisuudella on siihen epäjohdonmukainen vaikutus