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浸透（/ ɒzˈmoʊsɪs /、米国では/ɒs-/とも） [ 1 ]は、選択透過性膜を介して溶媒分子が自発的に、高水ポテンシャル領域（溶質濃度が低い領域）から低水ポテンシャル領域（溶質濃度が高い領域）へ移動する現象であり、 [ 2 ]両側の溶質濃度を均一化しようとする方向に移動する。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]また、濃度が異なる2つの溶液を隔てる選択透過性膜（溶媒は透過するが溶質は透過しない膜）を介して溶媒が移動する物理的プロセスを表すためにも使用される。[ 6 ] [ 7 ]浸透は、仕事をさせることもできる。[ 8 ]浸透圧は、膜を介した溶媒の正味の移動を阻止するために必要な外部圧力として定義される。浸透圧は束一的性質であり、浸透圧は溶質のモル濃度に依存しますが、溶質の種類には依存しません。浸透輸送は、圧力勾配の下での溶媒の粘性流によって起こります。[ 9 ] [ 10 ]
浸透は、生体膜が半透性であるため、生物システムにおいて重要なプロセスです。一般に、これらの膜は、イオン、タンパク質、多糖類などの大きくて極性のある分子に対しては不透過性ですが、脂質などの非極性または疎水性の分子、および酸素、二酸化炭素、窒素、一酸化窒素などの小さな分子に対しては透過性があります。透過性は、溶解度、電荷、化学、および溶質のサイズに依存します。水分子は、選択的孔流機構を介してアクアポリンを介してリン脂質二重層を横切って、細胞膜、液胞膜（液胞）、またはオルガネラ膜を通過します。 [ 11 ]浸透は、水が細胞に出入りする主要な手段を提供します。細胞の膨圧は、細胞内部と比較的低張な環境との間の細胞膜を横切る浸透によって大部分が維持されます。
古代から浸透流が観察されてきた例があり、例えばエジプトのピラミッドの建設などが挙げられる。[ 12 ]ジャン＝アントワーヌ・ノレは1748年に初めて浸透の観察を記録した。[ 13 ] [ a ] 「浸透」という言葉は、フランスの医師ルネ・ジョアキム・アンリ・デュトロシェ（1776-1847）がギリシャ語のἔνδον（éndon「内部」）、ἔξω（éxō「外側、外部」）、ὠσμός（ōsmós「押す、推進力」）から造語した「endosmose」と「exosmose」に由来する。[ n 1 ] 1867年、モーリッツ・トラウベは高選択性沈殿膜を発明し、浸透流の測定技術を進歩させた。[ 12 ]
浸透とは、溶媒が半透膜を介して溶質の濃度が高い方へ移動する現象です。生物系では、溶媒は通常水ですが、浸透は他の液体、超臨界液体、さらには気体でも起こり得ます。[ 14 ] [ 15 ]
細胞が水に浸されると、水分子は溶質濃度が低い領域から高い領域へと細胞膜を通過します。例えば、細胞が塩水に浸されると、水分子は細胞外へ移動します。細胞が淡水に浸されると、水分子は細胞内へ移動します。
膜の両側に純水が存在する場合、水分子は両方向へ全く同じ速度で出入りする。膜を通過する水の正味の流れは存在しない。
ジャガイモのスライスを高濃度の塩水に入れると、浸透現象を実証できます。ジャガイモ内部の水分が塩水へと移動し、ジャガイモは縮んで膨圧を失います。塩水の濃度が高いほど、ジャガイモのスライスの大きさと重量の減少は大きくなります。
化学庭園は、無機化学における浸透現象の効果を実証するものである。
浸透現象を引き起こすメカニズムは、溶質による水の希釈（膜の溶質濃度が高い側で水の濃度が低下し、濃度勾配に沿って水が拡散する）または溶質が水に引き寄せられる（膜の溶質濃度が高い側で自由水が減少し、水が溶質に向かって移動する）のいずれかであると誤解される可能性がある。しかし、これらの考えはどちらも決定的に否定されている。
浸透の拡散モデルは、浸透が膜を介して水をより高濃度の水の方へ移動させることができるという事実によって維持不可能になる。[ 16 ]「結合水」モデルは、浸透が溶質分子のサイズ（束一的性質）[ 17 ]や親水性とは無関係であるという事実によって反駁される。
浸透現象を機械的または熱力学的な説明なしに説明するのは難しいが、基本的には溶質と水の間に相互作用があり、それが本来自由な溶質分子が及ぼす圧力に対抗している。注目すべき点の一つは、周囲からの熱が機械エネルギー（水位の上昇）に変換されるということである。したがって、浸透による溶媒輸送は、ランダムな分子拡散ではなく、圧力駆動型のプロセスである。
多くの熱力学的説明では、化学ポテンシャルの概念と、より高い圧力と化学ポテンシャルが変化しないように作用する溶質の存在により、溶液側の水の機能が純水の場合とどのように異なるかについて説明しています。ビリアル定理は、分子（水と溶質）間の引力が圧力を低下させることを示しており、したがって、溶液中の水分子が互いに及ぼす圧力は純水の場合よりも小さく、圧力が平衡に達するまで純水が溶液を「押し」ることができます。[ 17 ]
浸透圧は多くの植物において主要な支持因子である。水の浸透流入により細胞壁にかかる膨圧が上昇し、浸透圧と等しくなると定常状態となる。[ 18 ]
植物細胞を細胞質に対して高張性の溶液に入れると、水が細胞外に移動し、細胞が収縮します。その結果、細胞は弛緩します。極端な場合、細胞は原形質分離を起こします。つまり、細胞膜にかかる水圧がなくなるため、細胞膜が細胞壁から分離します。[ 19 ]
植物細胞を細胞質に対して低張性の溶液に入れると、水が細胞内に入り込み、細胞が膨張して膨圧状態になる。[ 18 ]
浸透は、細胞膜を介した水の移動を促進することで、ヒト細胞においても重要な役割を果たしています。細胞は脱水や過水和に敏感であるため、このプロセスは適切な細胞水分量を維持するために不可欠です。ヒト細胞において、浸透は水と溶質のバランスを維持し、最適な細胞機能を確保するために欠かせません。浸透圧の不均衡は細胞機能障害を引き起こす可能性があり、ヒト細胞の健康と完全性を維持する上で浸透がいかに重要であるかが分かります。
特定の環境では、浸透は生物に有害となることがあります。例えば、淡水魚や海水魚は、適応できない塩分濃度の水に入れられるとすぐに死んでしまいます。食塩の浸透作用によってヒルやナメクジが死ぬのも、浸透が生物に害を及ぼす例の一つです。[ 19 ]
動物細胞または植物細胞を、水に溶かした砂糖または塩の溶液に入れたと仮定します。
つまり、細胞を自身の溶質濃度よりも高い溶質濃度の溶液に入れると細胞は縮み、自身の溶質濃度よりも低い溶質濃度の溶液に入れると細胞は膨張し、場合によっては破裂する可能性があるということだ。
浸透は、溶質濃度が高い領域の圧力を、溶質濃度が低い領域の圧力よりも高くすることで抑制できます。選択透過性膜を通して水（またはその他の高流動性溶液）がより高濃度の溶液へ通過するのを防ぐために必要な単位面積あたりの力、すなわち圧力は、溶液の浸透圧、すなわち膨圧に相当します。浸透圧は束一的性質であり、溶質の濃度に依存しますが、その含有量や化学的性質には依存しません。
浸透圧勾配とは、半透膜の両側にある2つの溶液の濃度差のことであり、溶液中に溶解している特定の粒子の濃度差をパーセントで示すために用いられる。
通常、浸透圧勾配は、半透膜で隔てられた溶液を比較する際に用いられます。半透膜によって水は2つの溶液間を拡散し、高張液（濃度が高い方の溶液）へと移動します。最終的に、半透膜の高張液側の水柱の力は、低張液側（濃度が低い方の溶液）の拡散力と等しくなり、平衡状態に達します。平衡状態に達すると、水は流れ続けますが、両方向に同じ量と力で流れるため、溶液は安定します。
逆浸透は、圧力を利用して溶媒を半透膜に通す分離プロセスであり、溶質は片側に保持され、純粋な溶媒はもう一方の側に通過します。浸透圧を超える圧力を加えることで、溶質濃度が高い領域から溶質濃度が低い領域へと溶媒を膜を通して押し出します。このプロセスは、主に海水から塩分やその他の不要な物質を除去して飲料水に変える役割で知られています。[ 20 ]
Osmosis may be used directly to achieve separation of water from a solution containing unwanted solutes. A "draw" solution of higher osmotic pressure than the feed solution is used to induce a net flow of water through a semi-permeable membrane, such that the feed solution becomes concentrated as the draw solution becomes dilute. The diluted draw solution may then be used directly (as with an ingestible solute like glucose), or sent to a secondary separation process for the removal of the draw solute. This secondary separation can be more efficient than a reverse osmosis process would be alone, depending on the draw solute used and the feedwater treated. Forward osmosis is an area of ongoing research, focusing on applications in desalination, water purification, water treatment, food processing, and other areas of study.
Future developments in osmosis and osmosis research hold promise for a range of applications. Researchers are exploring advanced materials for more efficient osmotic processes, leading to improved water desalination and purification technologies. Additionally, the integration of osmotic power generation, where the osmotic pressure difference between saltwater and freshwater is harnessed for energy, presents a sustainable and renewable energy source with significant potential. Furthermore, the field of medical research is looking at innovative drug delivery systems that utilize osmotic principles, offering precise and controlled administration of medications within the body. As technology and understanding in this field continue to evolve, the applications of osmosis are expected to expand, addressing various global challenges in water sustainability, energy generation, and healthcare.[21]
原文：Avant que de finir ce Mémoire, je crois devoir rendre compte d'un fait que je dois au hasard, & qui me parut d'abord … singulier … j'en avois rempli une fiole cylindrique, longue de cinq pouces, & d'un pouce de diamètre ou environ; & l'ayant couverte d'un Morceau de vessie mouillée & ficelée au Col du vaisseau、je l'avois plongée dans un grand vase plein d'eau、afin d'être sûr qu'il nerentrât aucun air dans l'esprit de vin。 6 時間のうちに、驚くべきことを考えて、人生に没頭する瞬間と、楽しい時間を過ごしてください。ブションのワインを飲みながら、凸凹とシテンドゥを手に入れ、ピエピカンとピエピクルを混ぜ合わせて、ジェット・ド・リキュールのレバとピエ・ド・オートの両方を楽しみましょう。
翻訳：この回想録を終える前に、偶然の出来事で、最初は奇妙に思えた出来事を報告しておこうと思います。長さ5インチ、直径約1インチの円筒形の小瓶にアルコールを満たし、小瓶の首に結び付けた湿った膀胱片で蓋をした後、アルコールに空気が入らないように、水で満たされた大きなボウルに浸しました。5、6時間後、小瓶は側面が許す限り満たされていたにもかかわらず、浸した時よりも満杯になっていたので、とても驚きました。蓋として使われていた膀胱片は膨らんで伸びきっており、針で刺すと、そこから1フィート以上もアルコールが噴き出しました。