용액 속으로 용매가 삼투하는 힘. 용매(溶媒)는 통과시키지만 용질(溶質)은 통과시키지 않는 반투막(半透膜)을 고정시키고 그 양쪽에 용액과 순용매를 따로 넣으면 용매의 일정량이 용액 속으로 침투하여 평형에 이르는데, 이 때 반투막의 양쪽이 온도는 같지만 압력에 차이가 생기는 압력차이다.

삼투에 의한 용매의 이행을 억제하기 위해 반드시 필요한 힘이며 측정할 수 있다.

예를 들면 U자관의 중앙을 반투막(半透膜)으로 막고 한쪽에 순수한 물(A) 다른 쪽에 설탕수용액 (B)을 액면의 높이가 같게 넣어 두면 삼투에 의해 물이 A에서 B로 이동하게 된다.

그 결과 B의 액면은 높아지고 A의 액면은 낮아지는데, 양쪽의 높이가 어느 정도의 차에 달하면 물의 이동이 정지하고 평형 상태가 된다.

이것은 물이 삼투하려고 하는 힘이 액면의 고도차에 의한 압력으로 억제되어 평형상태에 도달했기 때문이며, 그 압력이 삼투압과 같다.

또는 B에 적당한 압력 P를 가하여 물의 삼투가 일어나지 않게 하면 B에 가한 압력 이 삼투압과 같다.

삼투압을 측정하는 장치를 삼투계(osmometer)라고 한다.

1877년 독일의 식물학자 W. 페퍼는 질그릇의 판 속에 만든 페로시안화구리()의 침전을 반투막으로 이용하여 여러 가지 온도·농도로서 설탕수 용액의 삼투압을 측정하여 실험적으로 다음의 관계를 발견했다.

즉「일정한 농도에서 삼투압은 절대온도에 비례한다」는 것이다.

87년 네덜란드의 물리화학자 J. H. 반트호프는 페퍼의 실험결과에 의해 다음의 관계식을 유도하고 열역학에 근거하여 증명했다.

여기서, H는 삼투압, V는 용액의 부피, n은 용질의 물질량(몰수), T는 절대온도, R는 기체상수이다.

이 관계를 반트호프의 법칙이라고 한다. n-V=(부피 몰 농도)로 놓으면

이다.

① 식은 이상기체의 상태방정식과 비슷하므로 이 식에 근거하여 붉은 용액과 이상기체의 대응이 거론되어 용액론 발전의 단서가 되었으나 현재 이 유사성은 어디까지나 형식적인 것임이 밝혀졌다.

실제로는 ②식에서 대신에 중량 mol 농도 를 이용하는 쪽이 실측값에 가장 근사하게 된다.

아세트산셀룰로스·니트로셀룰로스 등 여러 가지 공경(孔徑)을 가진 반투막을 이용하여 삼투압을 측정하고 용질 (溶質)의 분자량을 구할 수 있다.

특히 고분자화합물의 분자량 측정에 적당하며 수평균(數平均)분자량이 밝혀진다.

바닷물은 약 35%의 염류를 함유한 비교적 농후한 염용액이며 순수한 물에 비해 23.12atm의 삼투압을 가진다.

또 생물 세포 내의 원형질은 거의 0.85% 염화나트륨 수용액 또는 0.25mol 설탕수용액에 상당하는 삼투압을 가진다.

삼투압은 보통 기압 단위로 표시한다.

용액이 단독으로 방치될 때는 현실적으로 삼투압이 발생되지 않으므로 이러한 경우의 잠재적인 삼투압을 삼투값(渗透價 ; osmotic value)이라고 하고 용액의 삼투농도(osmotic concentration)로 표시한다.

삼투농도는 어는점내림도의 측정에 의해서도 구하며 이상비전해질(理想非電解質)의 1중량 mol용액의 어는점내림도는 1.859℃에서 계산되는 오스몰농도(osmolarity)로 표시하는 경우가 많다.

세포가 잘 발달된 식물세포에서 안팎 양표면을 반투막으로 둘러싼 세포질은 액포(液胞) 내의 세포액과 삼투평형을 유지하므로 이 원형질의 층전체가 일정한 두께를 가진 반투막으로 작용한다고 봐도 된다.

식물세포를 물에 적시면 물 포텐셜은 0이므로 이 때 =P(P가 벽압(壁壓))가 된다.

식물세포를 담근 액(外液)에 세포막을 통과하지 않은 용질을 첨가하여 외액의 삼투농도를 높여 주면 P가 0이 되어 원형질 분리가 일어난다(한계원형질분리).

이 때 액포의 삼투압과 외액의 삼투압은 같다.

이것을 이용하여 식물세포의 삼투압을 측정하는 것이다.