Potentiel de l\'eau

Le potentiel de l'eau de est l'énergie potentielle d'àeau pure relative de l'eau en conditions de référence. Il mesure la tendance de l'eau de se déplacer d'un secteur à l'autre dus à l'osmose , à la pesanteur , à la pression mécanique , ou aux effets de matrice comprenant la tension superficielle . Le potentiel de l'eau est mesuré dans les unités de la pression et est généralement représenté par le $grec de lettre \ Psi$ ( livre par pouce carré ). Ce concept a prouvé particulièrement utile dans le mouvement de l'eau d'arrangement dans les plantes , les animaux , et le sol .

Typiquement, l'eau pure à la température standard et de la pression (ou toute autre condition de référence appropriée) est définie en tant qu'ayant un potentiel de l'eau de 0. L'addition des corps dissous à arroser abaisse son potentiel (le rend plus négatif), juste comme l'augmentation de la pression augmente son potentiel (le rend plus positif). Si possible, l'eau se déplacera d'un secteur de potentiel de la plus haute eau à un secteur qui a un potentiel de l'eau inférieure.

Un exemple très commun est l'eau qui contient un sel dissous, comme l'eau de mer ou la solution dans les cellules vivantes. Ces solutions ont typiquement des potentiels négatifs de l'eau, relativement à la référence pure de l'eau. S'il n'y a aucune restriction à l'écoulement, les molécules d'eau procéderont à partir de la piscine de l'eau pure au potentiel plus négatif de l'eau de la solution. Cet effet peut être employé pour actionner une centrale osmotique .

Composants de potentiel de l'eau

Beaucoup de différents potentiels affectent tout le potentiel de l'eau, et la somme de ces potentiels détermine le potentiel global de l'eau et la direction de l'écoulement d'eau : $de \ livre par pouce carré = \ Psi_0 + \ Psi_ \ pi + \ + de Psi_p \ Psi_g + \ + de Psi_v \ Psi_m$

là où le $\ Psi_0$ est la correction de référence, Le $\ Psi_ \ pi$ est le potentiel du corps dissous , Le $\ Psi_p$ est le potentiel de la pression , Le $\ Psi_g$ est le composant gravimétrique du , le $\ Psi_v$ est le potentiel dû à l'humidité , et le $\ Psi_m$ est potentiel dû aux effets de matrice (par exemple, cohésion et surface liquides tension.)

Potentiel de pression

Le potentiel de pression est basé sur la pression mécanique, et est un composant important de tout le potentiel de l'eau dans des cellules de d'usine que le potentiel de pression de est augmenté pendant que l'eau écrit une cellule. Pendant que l'eau traverse la paroi cellulaire et la membrane de cellules, elle augmente le montant total de l'eau actuel à l'intérieur de la cellule, qui exerce une pression extérieure qui est maintenue par la rigidité structurale de la paroi cellulaire.

Le potentiel de pression dans une cellule vivante d'usine est habituellement positif. En cellules plasmolysées, le potentiel de pression est presque zéro. Les potentiels de pression négative se produisent quand l'eau est tirée par un système ouvert tel qu'un navire du xylème d'usine. La résistance des potentiels de pression négative (fréquemment appelés la tension de ) est une adaptation importante des navires de xylème.

Potentiel de corps dissous

L'eau pure est habituellement définie en tant qu'ayant un potentiel de corps dissous ( $\ Psi_ \ pi$ ) de zéro, et dans ce cas-ci, le potentiel de corps dissous peut ne jamais être positif. la relation de la concentration en corps dissous (dans le molarity) au potentiel de corps dissous est donnée équation de t Hoff par de Van la ': $de \ Psi_ \ pi = - miRT$

là où $m$ est la concentration dans le molarity du corps dissous, $i$ est facteur , la constante de t Hoff du Van de le 'd'ionisation du corps dissous (1 pour le glucose, 2 pour le NaCl, etc.) $R$ est la constante de gaz idéal , et $T$ est l'absolu la température.

Par exemple, quand un corps dissous est dissous dans l'eau, les molécules d'eau sont moins probables au diffus loin par l'intermédiaire de l'osmose que quand il n'y a aucun corps dissous. Une solution aura un potentiel inférieur et par conséquent plus négatif de l'eau que cela de l'eau pure. En outre, plus de molécules de corps dissous actuelles, plus le potentiel de corps dissous est plus négatif.

Le potentiel de corps dissous a l'implication importante pour beaucoup les organizations vivantes . Si une cellule vivante avec une concentration inférieure en corps dissous est entourée par une solution concentrée, la cellule tendra à perdre l'eau au potentiel plus négatif de l'eau de l'environnement environnant. C'est souvent la caisse pour les organizations marines du vivant aux usines de Halophytic d'eau et de de mer s'élevant dans les environnements salins du . Dans le cas d'une cellule d'usine, le sortir de l'eau de la cellule peut par la suite faire tirer la membrane de plasma à partir de la paroi cellulaire, menant à la plasmolyse .

Potentiel de Matrix

Quand l'eau est en contact avec les forces intermoléculaires de particules (par exemple, l'argile ou des particules du sable dans le salissent ) de adhésif plein du entre l'eau et le plein peut être grand et important. Les forces entre les molécules d'eau et les particules pleines en combination avec l'attraction parmi des molécules d'eau favorisent la tension superficielle et la formation du Menisci dans la matrice pleine. La force est alors exigée pour casser ces le Menisci . L'importance de potentiel de matrice dépend des distances entre les particules pleines--la largeur du Menisci (voir également l'action capillaire )--et la composition chimique de la matrice pleine. Dans beaucoup de cas, le potentiel de matrice peut être tout à fait grand et comparable aux autres composants du potentiel de l'eau discutés ci-dessus.

Il vaut de noter que les potentiels de matrice sont très importants pour des relations de l'eau d'usine. (Très les potentiels forts de matrice de négatif) lient l'eau pour salir des particules dans les sols très secs. Les usines créent alors des potentiels bien plus négatifs de matrice dans les pores minuscules de dans les murs du cellule de leurs feuilles d'extraire l'eau à partir du sol et de permettre à l'activité physiologique de continuer au cours des périodes sèches.

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