Vamos a continuar con un tema de interés en la biología y química orgánica sobre el cual se han realizado un sin numero de investigaciones; pero como nuestro blog trata de establecer de manera sencilla conceptos que aportan a las personas que están aprendido sobre biología y química definiremos que es OSMOSIS Y PRESION OSMOTICA cada para hacer mas viable la aprehensión del conocimiento
Veamos:
Es un proceso físico-químico en el cual el agua, tiende a moverse a través de una membrana semi impermeable desde una solución de baja concentración de soluto hacia una alta de concentración proceso denominado flujo osmótico puesto que las soluciones con una alta de concentración de soluto disuelto tienen una concentración de agua mas baja el agua se moverá espontáneamente de una solución de alta concentración de soluto disuelto tienen una concentración de agua mas baja el agua se moverá espontáneamente de una solución de alta concentración de agua hacia una de baja concentración. Por lo tanto osmosis es equivalente a “difusión” de agua. Las bicapas fosfolipidicas son esencialmente impermeables al agua pero la mayoría de las membranas celulares contienen proteínas canales de agua que facilitan el movimiento rápido de agua hacia adentro y hacia afuera de la células. El movimiento de agua a través de la membrana plasmática también determina el volumen celular, el que debe estar regulado para evitar daños a las células.
MECANISMO:
Se denomina membrana semipermeable a la que contiene poros, al igual que cualquier filtro, de tamaño molecular. El tamaño de los poros es tan minúsculo que deja pasar las moléculas pequeñas pero no las grandes (normalmente del tamaño de micras). Por ejemplo, deja pasar las moléculas de agua que son pequeñas, pero no las de azúcar, que son más grandes.
Si una membrana como la descrita separa un líquido en dos particiones, una de agua pura y otra de agua con azúcar, suceden varias cosas, explicadas a fines del siglo XIX por Van 't Hoff y Gibbs empleando conceptos de potencial electroquímico y difusión simple, entendiendo que este último fenómeno implica no sólo el movimiento al azar de las partículas hasta lograr la homogénea distribución de las mismas (y esto ocurre cuando las partículas que aleatoriamente vienen se equiparan con las que aleatoriamente van), sino el equilibrio de los potenciales químicos de ambas particiones. Los potenciales químicos de los componentes de una solución son menores que la suma del potencial de dichos componentes cuando no están ligados en la solución. Este desequilibrio genera un flujo de partículas solventes hacia la zona de menor potencial que se expresa como presión osmótica mensurable en términos de presión atmosférica (p. ej. "existe una presión osmótica de 50 atmósferas entre agua desalinizada y agua de mar"), que está en relación directa con la osmolaridad de la solución. El solvente fluirá hacia el soluto hasta equilibrar dicho potencial o hasta que la presión hidrostática equilibre la presión osmótica.
El resultado final es que, aunque el agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración y viceversa, hay un flujo neto mayor de moléculas de agua que pasan desde la zona de baja concentración a la de alta.
Dicho de otro modo: dado suficiente tiempo, parte del agua de la zona sin azúcar habrá pasado a la de agua con azúcar. El agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración.
Las moléculas de agua atraviesan la membrana semipermeable desde la disolución de menor concentración (disolución hipotónica) a la de mayor concentración (disolución hipertónica). Cuando el trasvase de agua iguala las dos concentraciones, las disoluciones reciben el nombre de isotónicas.
En los seres vivos, este movimiento del agua a través de la membrana celular puede producir que algunas células se arruguen por una pérdida excesiva de agua, o bien que se hinchen (posiblemente hasta reventar) por un aumento también excesivo en el contenido celular de agua. Para evitar estas dos situaciones, de consecuencias desastrosas para las células, estas poseen mecanismos para expulsar el agua o los iones mediante un transporte que requiere gasto de energía.
ÓSMOSIS INVERSA:
Lo descrito hasta ahora es lo que ocurre en situaciones normales, en las que los dos lados de la membrana están a la misma presión; si se aumenta la presión del lado de mayor concentración, puede lograrse que el agua pase desde el lado de alta concentración al de baja concentración.
Se puede decir que se está haciendo lo contrario de la ósmosis, por eso se llama ósmosis inversa. Téngase en cuenta que en la ósmosis inversa a través de la membrana semipermeable sólo pasa agua. Es decir, el agua de la zona de alta concentración pasa a la de baja concentración.
Si la alta concentración es de sal, por ejemplo agua marina, al aplicar presión, el agua del mar pasa al otro lado de la membrana. Sólo el agua, no la sal. Es decir, el agua se ha desalinizado por ósmosis inversa, y puede llegar a ser potable.
La presión osmótica de una solución:
La presión osmótica es una propiedad coligativa y es una de las principales características que deben tener en cuenta en las relaciones de los líquidos intersticiales e intravasculares que constituyen el medio interno. Un comportamiento que contiene soluciones de distinta concentración al medio extracelular que la rodea, creando una barrera de control de solutos.
Cuando una solución se pone en contacto con el solvente a través de una membrana semipermeable que deja pasar a las moléculas de solvente pero no las de soluto, las moléculas de solvente, que están en mayor concentración en el disolvente puro, difunden hacia la solución, donde su concentración es más pequeña. Se puede llegar a una situación de equilibrio contrarrestando esa tendencia mediante la aplicación de una cierta fuerza sobre la disolución, aumentando la presión (aplicación de fuerza en una determinada área, lo que se conoce como presión osmótica de la solución y representada con la letra griega Π).
Al aumentar la presión osmótica, es posible detener el flujo de solvente (en general agua) a través de la membrana semipermeable e incluso revertirlo (hacer pasar solvente desde la solución al solvente puro, por ejemplo, transformando agua con algún soluto en agua pura). Al considerar como semipermeable a la membrana plasmática, las células de los organismos pluricelulares deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos tisulares. Esta viene dada en osmoles. Para calcular la osmolaridad de una solución se debe multiplicar el peso molecular de ésta por la cantidad de elementos en los que la misma se disocia.
La presión osmótica es la presión que debe ser ejercida sobre la solución para evitar la entrada del solvente. Cuanto mayor la presión osmótica, mayor será la tendencia del solvente para entrar en la solución.
La presión osmótica puede ser medida aplicándose una presión externa que bloquee la ósmosis.
La presión osmótica (propiedad coligativa) depende de la concentración en mol/L del número total de partículas dispersas del soluto (M) y de la temperatura en kelvin de la solución (T).
π = M R T
En que R es la constante universal de los gases ideales (o sea que su valor es conocido)
Soluto que no se disocia
La disociación total (100/) del cloruro de sodio (NaCl)
Flujo del Solvente
Observemos la demostración
El flujo será de la solución de menor concentración (M) para la solución con concentración mayor.
Reparemos que con el pasar del tiempo, la solución de NaCl aumentó, lo que quiere decir que la presión osmótica de esa solución es mayor.
π = Presión osmótica de la solución
M = Concentración del soluto en solución, expresado en moles/L (molaridad)
R = Constante universal de los gases perfectos cuyos valores son 0,082 atm.L.K-1.mol-1 ó 62,3 mmHg.L.K-1.mol-1 ou 8,31 J/mol.K
T = Temperatura en grados Kelvin
i = Factor de corrección de Van’t Hoff
FUENTES ELECTRONICAS
FUENTE ORAL
Hacer doble clic en el vídeo si quiere verlo desde youtube
FUENTES ESCRITAS
VIDAL A. NORBERTO Biología celular y molecular 5a edición buenos aires ed. Medica panamericana p.973
MECANISMO:
Si una membrana como la descrita separa un líquido en dos particiones, una de agua pura y otra de agua con azúcar, suceden varias cosas, explicadas a fines del siglo XIX por Van 't Hoff y Gibbs empleando conceptos de potencial electroquímico y difusión simple, entendiendo que este último fenómeno implica no sólo el movimiento al azar de las partículas hasta lograr la homogénea distribución de las mismas (y esto ocurre cuando las partículas que aleatoriamente vienen se equiparan con las que aleatoriamente van), sino el equilibrio de los potenciales químicos de ambas particiones. Los potenciales químicos de los componentes de una solución son menores que la suma del potencial de dichos componentes cuando no están ligados en la solución. Este desequilibrio genera un flujo de partículas solventes hacia la zona de menor potencial que se expresa como presión osmótica mensurable en términos de presión atmosférica (p. ej. "existe una presión osmótica de 50 atmósferas entre agua desalinizada y agua de mar"), que está en relación directa con la osmolaridad de la solución. El solvente fluirá hacia el soluto hasta equilibrar dicho potencial o hasta que la presión hidrostática equilibre la presión osmótica.
El resultado final es que, aunque el agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración y viceversa, hay un flujo neto mayor de moléculas de agua que pasan desde la zona de baja concentración a la de alta.
Dicho de otro modo: dado suficiente tiempo, parte del agua de la zona sin azúcar habrá pasado a la de agua con azúcar. El agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración.
Las moléculas de agua atraviesan la membrana semipermeable desde la disolución de menor concentración (disolución hipotónica) a la de mayor concentración (disolución hipertónica). Cuando el trasvase de agua iguala las dos concentraciones, las disoluciones reciben el nombre de isotónicas.
En los seres vivos, este movimiento del agua a través de la membrana celular puede producir que algunas células se arruguen por una pérdida excesiva de agua, o bien que se hinchen (posiblemente hasta reventar) por un aumento también excesivo en el contenido celular de agua. Para evitar estas dos situaciones, de consecuencias desastrosas para las células, estas poseen mecanismos para expulsar el agua o los iones mediante un transporte que requiere gasto de energía.
ÓSMOSIS INVERSA:
Se puede decir que se está haciendo lo contrario de la ósmosis, por eso se llama ósmosis inversa. Téngase en cuenta que en la ósmosis inversa a través de la membrana semipermeable sólo pasa agua. Es decir, el agua de la zona de alta concentración pasa a la de baja concentración.
Si la alta concentración es de sal, por ejemplo agua marina, al aplicar presión, el agua del mar pasa al otro lado de la membrana. Sólo el agua, no la sal. Es decir, el agua se ha desalinizado por ósmosis inversa, y puede llegar a ser potable.
La presión osmótica de una solución:
Cuando una solución se pone en contacto con el solvente a través de una membrana semipermeable que deja pasar a las moléculas de solvente pero no las de soluto, las moléculas de solvente, que están en mayor concentración en el disolvente puro, difunden hacia la solución, donde su concentración es más pequeña. Se puede llegar a una situación de equilibrio contrarrestando esa tendencia mediante la aplicación de una cierta fuerza sobre la disolución, aumentando la presión (aplicación de fuerza en una determinada área, lo que se conoce como presión osmótica de la solución y representada con la letra griega Π).
Al aumentar la presión osmótica, es posible detener el flujo de solvente (en general agua) a través de la membrana semipermeable e incluso revertirlo (hacer pasar solvente desde la solución al solvente puro, por ejemplo, transformando agua con algún soluto en agua pura). Al considerar como semipermeable a la membrana plasmática, las células de los organismos pluricelulares deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos tisulares. Esta viene dada en osmoles. Para calcular la osmolaridad de una solución se debe multiplicar el peso molecular de ésta por la cantidad de elementos en los que la misma se disocia.
La presión osmótica es la presión que debe ser ejercida sobre la solución para evitar la entrada del solvente. Cuanto mayor la presión osmótica, mayor será la tendencia del solvente para entrar en la solución.
La presión osmótica puede ser medida aplicándose una presión externa que bloquee la ósmosis.
Observemos que la ósmosis fue bloqueada debido a la presión ejercida (peso) sobre la solución.
Ecuación de presión osmótica (π)
La presión osmótica (propiedad coligativa) depende de la concentración en mol/L del número total de partículas dispersas del soluto (M) y de la temperatura en kelvin de la solución (T).
π = M R T
En que R es la constante universal de los gases ideales (o sea que su valor es conocido)
Soluto que no se disocia
Soluto que se disocia (ácido, base, sal)
La disociación total (100/) del cloruro de sodio (NaCl)
Flujo del Solvente
Observemos la demostración
Reparemos que con el pasar del tiempo, la solución de NaCl aumentó, lo que quiere decir que la presión osmótica de esa solución es mayor.
π = Presión osmótica de la solución
M = Concentración del soluto en solución, expresado en moles/L (molaridad)
R = Constante universal de los gases perfectos cuyos valores son 0,082 atm.L.K-1.mol-1 ó 62,3 mmHg.L.K-1.mol-1 ou 8,31 J/mol.K
T = Temperatura en grados Kelvin
i = Factor de corrección de Van’t Hoff
FUENTES ELECTRONICAS
- Conceptos básicos de química. Clic para ver la fuente.
- http://fqb-unav.foroactivo.net/osmosis-y-presion-osmotica-f28/osmosis-y-presion-osmotica-t81.htm
FUENTE ORAL
Hacer doble clic en el vídeo si quiere verlo desde youtube
FUENTES ESCRITAS
VIDAL A. NORBERTO Biología celular y molecular 5a edición buenos aires ed. Medica panamericana p.973
Excelente explicación, gracias!!!
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