Contenido
- TL; DR (demasiado largo; no leído)
- Presión osmótica (hidrostática)
- Relacionar la presión osmótica con la concentración de solutos
- Pruébelo usted mismo
La ósmosis es un proceso que ocurre entre dos contenedores separados por una barrera semipermeable. Si la barrera tiene poros lo suficientemente grandes como para permitir el paso de las moléculas de agua pero lo suficientemente pequeños como 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 es igual en ambos lados o el cambio de volumen resistente a la presión en el lado con la mayor concentración excede 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.
TL; DR (demasiado largo; no leído)
La presión osmótica que conduce el agua a través de una barrera impermeable aumenta con la diferencia en las concentraciones de soluto a ambos lados de la barrera. En una solución con más de un soluto, sume las concentraciones de todos los solutos para determinar la concentración total de soluto. La presión osmótica depende solo del número de partículas de soluto, no de su composición.
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 recipiente 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 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.
Aumentar 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 es la diferencia en la concentración de 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. Coloque una tapa en un recipiente rígido para evitar que el volumen cambie y mida la presión necesaria para evitar que el agua suba mientras mide la concentración de la solución en el lado con más soluto. Cuando no se producen más cambios en la concentración, la presión que ejerce sobre la cubierta es la presión osmótica, suponiendo que las concentraciones en ambos lados no se hayan igualado.
Relacionar la presión osmótica con la concentración de solutos
En la mayoría de las situaciones reales, como las raíces que extraen humedad del suelo o las células que intercambian fluidos con su entorno, existe una cierta concentración de solutos en ambos lados de una barrera semipermeable, como una raíz o una 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 Kelvins, ∆C es la diferencia en las 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 cuántos de ellos hay. Por lo tanto, si hay más de un soluto presente en una solución, la presión osmótica es:
P = RT (C1 + C2 + ... Cnorte)
donde C1 es la concentración de soluto, y así sucesivamente.
Pruébelo usted mismo
Es fácil tener una idea rápida del efecto de la concentración en la presión osmótica. Mezcle una cucharada de sal en un vaso de agua y ponga una zanahoria. El agua fluirá de la zanahoria al agua salada por ósmosis, y la zanahoria se marchitará. Ahora aumente la concentración de sal a dos o tres cucharadas y registre cuánto más rápido y completamente se marchita la zanahoria.
El agua en una zanahoria contiene sal y otros solutos, por lo que sucederá lo contrario si lo sumerge en agua destilada: la zanahoria se hinchará. Agregue una pequeña cantidad de sal y registre cuánto menos tiempo le toma a la zanahoria hincharse o si se hincha al mismo tamaño. Si la zanahoria no se hincha ni se marchita, ha logrado hacer una solución que tenga la misma concentración de sal que la zanahoria.