很多時候,物質的在一定外界條件下的轉移都有一定的方向。水會從高處往低處流,因為低處的重力勢更低;電流會從電池的正極沿外電路流向負極,因為負極的電勢更低。類似的現(xiàn)象還有很多,比如豆子泡在水中會吸水溶漲,墨水滴在水中會自發(fā)向周圍擴散。同樣的,也可以認為這類現(xiàn)象中存在一種勢,從而使物質從勢高的地方轉移到了勢低的地方,這種勢就叫做化學勢?;瘜W勢的差或梯度是物質發(fā)生轉移或轉變的推動力。像豆子吸水溶脹現(xiàn)象就是因為豆子中水的化學勢比純水中水的化學勢低。
不光在豆子中如此,水以及其他溶劑在所有不純的地方化學勢都會變高,比如在溶有其他溶質的水溶液中,而且化學勢還隨溶質濃度增大而降低。因此,鹽水或糖水中的水就比純水中的水化學勢低,高濃度的鹽水或糖水中的水又比低濃度的鹽水或糖水的水化學勢低。這樣的話,要是用只能透過水而不能透過鹽或糖之類的溶質的半透膜將鹽水或糖水與純水隔開,或者將高濃度的鹽水或糖水與低濃度的同類溶液隔開,那么水就會自動從低濃度的溶液或純水中向高濃度的溶液中轉移。除非向高濃度的溶液施加一個合適的壓強,剛好可以阻止?jié)B透,這個壓強就叫滲透壓,也就是說增加壓強可以使化學勢增加。比如將豆子用硬質的瓶子裝起來,吸水溶脹時,瓶子對豆子的壓強就會阻止進一步吸水,要是瓶子不夠結實,則可能會被豆子脹破。據說,古人將干的木楔楔到石頭上然后向木楔澆水使其溶脹以實現(xiàn)開山鑿石,其原理也是一樣的。
當然,這種滲透的原理還有很多應用或可以解釋很多現(xiàn)象。比如,用鹽拌黃瓜時,黃瓜片會脫水變軟。蜂蜜以及用鹽腌制的肉都可以長期保存,也是因為在常規(guī)環(huán)境中能使他們變質的細菌在這種含高濃度的糖或鹽的環(huán)境下會脫水死亡。
要是向高濃度的溶液施加一個大于滲透壓的壓力,那么還可以讓水從溶液中透過半透膜向純水中轉移,或者從高濃度的溶液中向低濃度的溶液轉移,這種現(xiàn)象叫做反滲透,反滲透也有重要的應用,比如海水的淡化。