浸透圧とは、水（または別の溶媒）が部分透過性膜（言い換えれば、ある粒子を通過させ、別の粒子を遮断する）を通して濃度の低い溶液から濃度の高い溶液へ移動する生物物理学的現象である。
溶媒は、濃度の平衡に達するまでこの移動を維持します。
そこで、溶質濃度の低い溶液から高い溶質濃度の溶液に向かって水分子が移動することを、我々はこの現象を「浸透圧」と呼んでいます。 この動きは「濃度勾配を下る」とも呼ばれることがあります。
浸透圧とは、半透膜を通過する水の移動を阻止するために必要な力である。
浸透という言葉は、ギリシャ語で「推進」または「衝動」という意味で、1747年にJ・A・ノレによって初めて作られた。
浸透圧のしくみ
浸透圧の古典的な実験では、水の入ったビーカーを二つに分け、その間に半透膜を張って、片方に塩を加えます。 すると、塩の入っていない側から塩の入った側へ水が移動していくのがわかります。 この水の移動は、塩の濃度が両側で同じになるまで続きます。
カタツムリを塩の近くに置いてはいけないのも同じ理由で、水が抜かれてかわいそうな生き物が死んでしまうからです。
浸透圧の鍵は半透膜の存在で、低濃度の溶液中の水分子は膜に衝突して通過しやすくなりますが、高濃度の溶液中の水分子は膜に衝突して通過する水の分子がはるかに少なくなるのです。 このミスマッチは、低濃度の溶液から膜を通過する水分子の数が統計的に多くなることを意味します。 膜を通過する水分子の統計的確率が等しくなると、浸透圧は停止します。
自然界の浸透圧
浸透圧は、生命にとって不可欠なプロセスの1つである。 私たちの体の各細胞も、植物も、身の回りの動物も、その生存は浸透圧に負うところが大きいのです。
たとえば、植物を見てみましょう。 水をやるとき、茎の先や土にかけます。 このとき、植物の細胞の周りに、細胞内の溶液よりも高い濃度の水分子を含む溶液があれば、水は浸透圧によって葉や実、花に入り込む。 この過程で、植物細胞は固くなる。
しかし、もし植物が、より低い濃度の水を含む溶液に囲まれていたら、植物の細胞内の溶液の水分子は、浸透圧によって排出されて、植物を弛緩させることになるでしょう。
私たちが植物に水をやるとき、通常は茎の先や育っている土に水をやります。 そのため、植物の根が水を吸収し、根から葉、果実、花など植物のさまざまな部分に水が行き渡る。 根は半透膜として機能し、水分子が高濃度（土）から低濃度（根）へ移動することを可能にする。 根には毛が生えており、表面積が大きくなるため、植物が水を取り込む量が増える。 私たちが水を飲むと、植物の根と同じように、細胞は浸透圧によって水を吸収する。 細胞壁が半透膜として機能し、細胞の内側と外側の間に浸透圧が発生する。 血液は細胞の細胞質よりも希薄な溶液なので、水は細胞壁を通り抜けていきます。
人類は古代から浸透圧の可能性を認識し、食品の保存に利用してきました。 古代の人々は、塩や砂糖を加えると組織から水分が失われることを観察しました。 当時は、塩や砂糖のような溶質が触れた物質から水を引き寄せるという事実から、このプロセスは浸透と呼ばれていました。
浸透と拡散の違い
拡散と浸透はどちらも受動輸送プロセスで、物質の移動にエネルギーの投入を必要としないことを意味します。 両者の主な違いは、拡散は、2 つの溶液が半透膜で隔てられていない場合でも、あらゆる混合物で起こりうるのに対し、浸透は、半透膜を越えてのみ起こるということである。
拡散は、空気中の酸素などの化学種を、平衡に達するまで、言い換えれば、濃度勾配（2つの領域間の濃度差）がなくなるまで再分配することにより、空気組成を均一にする。
要点: 浸透（半透膜を通して溶液中に水が自然に移動すること）は、生物学において中心的な現象です。 浸透は拡散のような受動的輸送プロセスですが、この2つは別物です。