La ósmosis es un proceso que se produce entre dos contenedores separados por una barrera semipermeable. Si la barrera tiene poros lo suficientemente grandes para permitir que las moléculas de agua pasen, pero lo suficientemente pequeñas para bloquear las moléculas de un soluto, el agua fluirá desde el lado con la menor concentración de soluto hacia el lado con la mayor concentración. este proceso continúa hasta que la concentración de soluto sea igual en ambos lados o el cambio de volumen resistente a la presión en el lado con la mayor concentración supere la fuerza que impulsa el agua a través de la barrera. esta presión es osmótica o hidrostática, y varía directamente con la diferencia en la concentración de soluto entre los dos lados.
Presión osmótica (hidrostática)
el proceso microscópico real que impulsa la ósmosis es un poco misterioso, pero los científicos lo describen de esta manera: las moléculas de agua son un estado de movimiento constante y migran libremente a través de un contenedor sin restricciones para igualar su concentración. Si inserta una barrera en el contenedor a través del cual pueden pasar, lo harán. sin embargo, si un lado de la barrera contiene una solución con partículas demasiado grandes para atravesar la barrera, las moléculas de agua que pasan desde el otro lado tienen que compartir el espacio con ellas. el volumen en el lado con el soluto aumenta hasta que el número de moléculas de agua en ambos lados es igual.
el aumento de la concentración de soluto reduce el espacio disponible para las moléculas de agua, lo que reduce su número. esto a su vez aumenta la tendencia del agua a fluir hacia ese lado desde el otro lado. Para antropomorfizar ligeramente, cuanto mayor sea la diferencia en la concentración de las moléculas de agua, más quieren "moverse" a través de la barrera hacia el lado que contiene el soluto.
Los científicos llaman a esto ansia presión osmótica o presión hidrostática, y es una cantidad medible. ponga una tapa en un recipiente rígido para evitar que el volumen cambie y mida la presión necesaria para evitar que el agua aumente mientras mide la concentración de la solución en el lado con más soluto. cuando no se produce ningún cambio adicional en la concentración, la presión que está ejerciendo sobre la cubierta es la presión osmótica, asumiendo que las concentraciones en ambos lados no se han igualado.
Relacionar la presión osmótica con la concentración de soluto.
en la mayoría de las situaciones reales, como las raíces que extraen la humedad del suelo o las células que intercambian fluidos con el entorno, existe una cierta concentración de solutos en ambos lados de una barrera semipermeable, como una raíz o pared celular. La ósmosis ocurre siempre que las concentraciones sean diferentes y la presión osmótica sea directamente proporcional a la diferencia de concentración. en términos matemáticos:
p = rt (∆c)
donde t es la temperatura en grados kelvins, ∆c es la diferencia en concentraciones y r es la constante de gas ideal.
La presión osmótica no depende del tamaño de las moléculas de soluto o de su composición. Solo depende de cuantos de ellos haya. por lo tanto, si hay más de un soluto en una solución, la presión osmótica es:
p = rt (c 1 + c 2 + ... c n )
donde c 1 es la concentración del soluto uno, y así sucesivamente.
pruébalo tú mismo
Es fácil tener una idea rápida del efecto de la concentración en la presión osmótica. Mezclar una cucharada de sal en un vaso de agua y poner en una zanahoria. El agua saldrá de la zanahoria hacia el agua salada por ósmosis, y la zanahoria se marchitará. ahora aumente la concentración de sal a dos o tres cucharadas y registre cuánto más rápida y completamente se contrae la zanahoria.
El agua en una zanahoria contiene sal y otros solutos, por lo que sucederá lo contrario si la sumerge en agua destilada: la zanahoria se hinchará. agregue una pequeña cantidad de sal y registre cuánto menos tiempo lleva la zanahoria en hincharse o si se hincha al mismo tamaño. Si la zanahoria no se hincha o se arruga, has logrado hacer una solución que tiene la misma concentración de sal que la zanahoria.