Definition av osmos
Osmos är den spontana passagen av ett lösningsmedel (som i vattensystem vanligen är vatten), från lösningen i vilken lösningsmedlen är mer utspädd till den i vilken de är mer koncentrerade; Denna rörelse - som sker genom ett semipermeabelt membran - fortsätter tills en jämviktssituation uppnås, där båda lösningarna får och upprätthåller samma koncentration.
Praktiskt exempel
För att bättre klargöra begreppet osmos, låt oss föreställa oss att ett kärl är uppdelat i två fack med lika volym (A och B) från ett semipermeabelt membran (det vill säga endast permeabelt för lösningsmedlet - i det här fallet vattnet - och inte för lösningen). I fack A finns en vattenhaltig lösning i vilken en matsked glukos löstes, medan i del B vi har en vattenhaltig lösning med lika stor volym i vilken tre matskedar glukos löstes (det är därför mer koncentrerad). Denna skillnad skapar en koncentrationsgradient för glukos på membrans sidor och eftersom detta socker inte kan passera genom sig uppnås balansen med passage av vatten från fack A (där glukos är mest utspädd) till facket B (där det är mest rikligt). Om du föredrar kan det också sägas att vatten passerar genom osmos från lösningen där den är mer koncentrerad (A) till den där den är mindre koncentrerad (B).
Efter detta flöde ökar vattennivån i B och minskar i A, vilket ger en viss skillnad i nivå mellan de två. Detta fenomen slutar när de två lösningarna når samma koncentration och håller den konstant.
Hypotoniska, isotoniska och hypertona lösningar
Med två lösningar med olika molära koncentrationer (olika antal partiklar upplösta i dem) definieras lösningen med den lägsta koncentrationen av molär och hypertonisk koncentration som hypotonisk. Två lösningar är istället isotoniska (eller ekvimolära) när de har samma koncentration.
I exemplet just givet är lösning B hypertonisk (därför innehåller den mer lösta ämnen) än den andra (definierad hypotonisk); Därför rör sig lösningsmedlet under normala förhållanden genom osmos från hypoton till den hypertoniska lösningen. Vi pratade om standardförhållandena, eftersom man genom att leka med fysikens lagar kan bryta om själva begreppet osmos och favorera lösningen av lösningsmedlet från den mest utspädda koncentrationen till den mest koncentrerade (omvänd osmos).
Osmotiskt tryck och omvänd osmos
Såsom uttryckt hittills fortsätter nettoflödet av lösningsmedlet - som alstras av osmos - tills de två lösningarna har nått samma koncentration. Tja, den här rörelsen kan motverkas, stoppas eller till och med vändas genom att trycka på facket med högsta koncentration.
I det föregående exemplet är det tillräckligt att placera en kolv i fack B (som vi kommer ihåg att ha en högre koncentration), och tryck ner den med en viss kraft för att gynna passagen av vatten mot A; i detta fall talar vi om omvänd osmos.
Det osmotiska trycket är trycket som är exakt motsatt passagen av lösningsmedlet genom det semipermeabla membranet; Följaktligen är det trycket som krävs för att motverka osmos.
Enligt vad som hittills har sagts har två isotona lösningar samma osmotiska tryck; för att understryka att det osmotiska trycket endast beror på antalet partiklar som är närvarande i lösningen och inte på deras natur.
Osmos och människokropp
Plasmamembranen som omger människokroppens celler är i själva verket halvpermeabla membran, vilket möjliggör direkt passage genom småsmolekyler (såsom vatten och karbamid), osmos, men inte av dem med större molekylvikt (t.ex. proteiner, aminosyror och sockerarter). De osmotiska saldorna i kroppsvätskor är därför avgörande för att garantera att cellerna är en optimal miljö för att leva.
Om vi tar en cell som en röd blodkropp och fördjupar den i en hypotonisk lösning, genomgår detta - genom osmos - en svullnad (ges genom inmatning av vatten), vilket även kan göra att den exploderar. Tvärtom, om den nedsänktes i en hypertonisk lösning, lider cellen på grund av att vatten strömmar utåt, en svår uttorkning som gör att den rynker. Lyckligtvis är cellerna nedsänkta i den mänskliga organismen i isotoniska lösningar med avseende på deras interna miljö och olika system finns för att upprätthålla dessa vätskor i osmotisk jämvikt.
Osmotiskt tryck och livsmedelskonservering
Låt oss tänka ett ögonblick om en hemlagad sylt ... socker tillsätts i överflöd, inte bara för att förbättra dess smak, men också och framför allt för att öka hållbarheten. Ändå är socker ett viktigt element i livet för många mikroorganismer som är involverade i produktnedbrytning. Denna uppenbara motsägelse avlägsnas från själva begreppet osmos.
