Η βασική διαφορά μεταξύ υδάτινου δυναμικού και οσμωτικού δυναμικού είναι ότι το υδάτινο δυναμικό είναι το μέτρο της συγκέντρωσης των ελεύθερων μορίων νερού ενώ το οσμωτικό δυναμικό είναι το μέτρο της τάσης ενός διαλύματος να αποσύρει νερό από καθαρό νερό μέσω ημι -διαπερατή μεμβράνη μέσω όσμωσης.
Το δυναμικό νερού και το δυναμικό διαλυμένης ουσίας ή το οσμωτικό δυναμικό είναι δύο μέτρα της δυνητικής ενέργειας του νερού. Το δυναμικό του νερού περιγράφει πόσο ελεύθερα μπορούν να κινηθούν τα μόρια του νερού σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον ή σύστημα. Το ωσμωτικό δυναμικό περιγράφει τη δυναμική ενέργεια των μορίων του νερού όταν υπάρχουν μόρια διαλυμένης ουσίας στο διάλυμα. Τα μόρια διαλυμένης ουσίας προσελκύουν μόρια νερού και περιορίζουν την ελευθερία τους να κινούνται. Τόσο το υδάτινο δυναμικό όσο και το οσμωτικό δυναμικό μετρώνται σε Mpa. Το δυναμικό του νερού μπορεί να είναι μηδέν ή αρνητική τιμή, αλλά δεν μπορεί να είναι θετική τιμή. Επιπλέον, το καθαρό νερό έχει μηδενικό δυναμικό νερού και μηδενικό ωσμωτικό δυναμικό.
Τι είναι το δυναμικό νερού;
Το δυναμικό του νερού είναι ένα μέτρο της συγκέντρωσης των ελεύθερων μορίων νερού. Τα ελεύθερα μόρια νερού είναι τα μόρια του νερού που κινούνται ελεύθερα. Επομένως, είναι η δυναμική ενέργεια στο νερό. Το ελληνικό γράμμα ψ (psi) χρησιμοποιείται για να δηλώσει το δυναμικό του νερού και μετριέται από τη μονάδα πίεσης: megapascals (MPa). Υπολογίζεται χρησιμοποιώντας την εξίσωση Ψ=Ψs + Ψp + Ψg + Ψm. Ψs σημαίνει δυναμικό διαλυμένης ουσίας, Ψp δυναμικό πίεσης, Ψg δυναμικό βαρύτητας και Ψm δυναμικό μήτρας.
Εικόνα 01: Δυνατότητα νερού
Το καθαρό νερό έχει μηδενικό δυναμικό νερού. Ως εκ τούτου, το δυναμικό νερού είναι η διαφορά μεταξύ του δυναμικού σε ένα δεδομένο δείγμα νερού και του καθαρού νερού. Ένα δεδομένο δείγμα που περιέχει διαλυμένες ουσίες έχει αρνητικό δυναμικό νερού. Όταν υπάρχουν πολλά μόρια διαλυμένης ουσίας, τα μόρια του νερού είναι λιγότερο ελεύθερα να κινηθούν. Ως εκ τούτου, υπάρχει αρνητική δυναμική ενέργεια. Όταν η συγκέντρωση των διαλυμένων ουσιών σε ένα δείγμα είναι μεγαλύτερη, οι κινήσεις των μορίων του νερού είναι μικρότερες σε ένα διάλυμα. Το νερό γενικά μετακινείται από το υψηλό δυναμικό νερού στο χαμηλό δυναμικό νερού. Το υδάτινο δυναμικό δεν παίρνει θετική τιμή.
Στα φυτά, το υδάτινο δυναμικό είναι σημαντικό για τη μετακίνηση του νερού στα φύλλα προκειμένου να πραγματοποιηθεί η φωτοσύνθεση. Επιπλέον, το υδάτινο δυναμικό χρειάζεται για να μετακινηθεί το νερό από το έδαφος στην κορυφή των φυτών.
Τι είναι το ωσμωτικό δυναμικό;
Το οσμωτικό δυναμικό, γνωστό και ως δυναμικό διαλυμένης ουσίας, είναι ένα συστατικό του υδάτινου δυναμικού. Είναι ένα μέτρο του δυναμικού νερού για τη μετακίνηση από μια περιοχή με χαμηλότερη συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας σε υψηλότερη συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας. Το οσμωτικό δυναμικό στο καθαρό νερό είναι μηδέν. Ένα διάλυμα έχει αρνητικό οσμωτικό δυναμικό. Η παρουσία διαλυμένων ουσιών καθιστά πάντα αρνητικό το οσμωτικό δυναμικό αφού τα μόρια του νερού θα είναι λιγότερο ελεύθερα να κινηθούν λόγω των μορίων της διαλυμένης ουσίας. Γενικά, το οσμωτικό δυναμικό μειώνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης της διαλυμένης ουσίας. Το οσμωτικό δυναμικό συμβολίζεται με Ψs και μετριέται σε Mpa.
Εικόνα 02: Οσμωτικό δυναμικό
Το οσμωτικό δυναμικό μπορεί να οριστεί ως η δυνατότητα των μορίων του νερού να μετακινούνται από ένα υποτονικό διάλυμα σε ένα υπερτονικό διάλυμα σε μια ημιπερατή μεμβράνη. Ένα υποτονικό διάλυμα έχει λιγότερη συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας και περισσότερο νερό ενώ ένα υπερτονικό διάλυμα έχει υψηλή συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας και λιγότερο νερό. Η διαφορά μεταξύ του οσμωτικού δυναμικού προκαλεί τη μετακίνηση του νερού από υποτονικό σε υπερτονικό διάλυμα. Όταν τα οσμωτικά δυναμικά δύο περιοχών ή διαλυμάτων είναι παρόμοια, δεν υπάρχει καθαρή κίνηση μορίων νερού μεταξύ τους και τα διαλύματα ονομάζονται ισοτονικά διαλύματα.
Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ του δυναμικού νερού και του ωσμωτικού δυναμικού;
- Το οσμωτικό δυναμικό είναι συστατικό του υδάτινου δυναμικού.
- Το δυναμικό νερού και το οσμωτικό δυναμικό είναι μηδέν στο καθαρό νερό.
- Οποιοδήποτε διάλυμα έχει αρνητικό δυναμικό νερού και αρνητικό ωσμωτικό δυναμικό.
- Μετρούνται σε MPa.
- Στα φυτικά κύτταρα, τόσο το δυναμικό του νερού όσο και το δυναμικό της διαλυμένης ουσίας είναι αρνητικά.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του δυναμικού νερού και του ωσμωτικού δυναμικού;
Το δυναμικό νερού είναι ένα μέτρο της δυνητικής ενέργειας του νερού σε ένα σύστημα σε σύγκριση με το καθαρό νερό, ενώ το οσμωτικό δυναμικό είναι η δυνατότητα των μορίων του νερού να μετακινούνται από ένα υποτονικό διάλυμα σε ένα υπερτονικό διάλυμα σε μια ημιπερατή μεμβράνη μέσω ώσμωση. Έτσι, αυτή είναι η βασική διαφορά μεταξύ του υδάτινου δυναμικού και του οσμωτικού δυναμικού. Επιπλέον, το δυναμικό του νερού προκύπτει λόγω της κίνησης των ελεύθερων μορίων νερού σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον, ενώ το οσμωτικό δυναμικό οφείλεται σε διαλυμένες ουσίες.
Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τις διαφορές μεταξύ του υδάτινου δυναμικού και του οσμωτικού δυναμικού.
Σύνοψη – Δυναμικό νερού έναντι ωσμωτικού δυναμικού
Δυναμικό νερού είναι το μέτρο της δυναμικής ενέργειας στο νερό ενώ το οσμωτικό δυναμικό είναι το μέρος του δυναμικού νερού που προκύπτει από την παρουσία σωματιδίων διαλυμένης ουσίας. Επομένως, το οσμωτικό δυναμικό είναι αποτέλεσμα διαλυμένων ουσιών. Υδατικό δυναμικό (Ψ) ισούται με δυναμικό πίεσης (Ψp) + διαλυμένη ουσία ή οσμωτικό δυναμικό (Ψs). Το οσμωτικό δυναμικό είναι ένα από τα δύο συστατικά του υδατικού δυναμικού. Το δυναμικό νερού στο καθαρό νερό είναι μηδέν. Ομοίως, το οσμωτικό δυναμικό σε καθαρό νερό είναι μηδέν. Τόσο το υδάτινο δυναμικό όσο και το οσμωτικό δυναμικό γίνονται αρνητικά όταν οι διαλυμένες ουσίες διαλύονται στο νερό. Έτσι, αυτό συνοψίζει τη διαφορά μεταξύ του υδάτινου δυναμικού και του οσμωτικού δυναμικού.
