Osmoza

Osmoza

Osmoza repezinta transportul de solvent printr-o membrna semipermeabila, care desparte doua compartimente continand aceasi solutie, dar de concentratii diferite. Sensul fluxului osmotic este de la concentratie mica a solvitului spre concentratie mare a solvitului.

Acest proces decurge spontan, deci pasiv, si daca nu este oprit duce la egalizarea concentratiei solvitului in cele doua compartimente.

1. Presiunea osmotica

Fenomenul de osmoza poate fi pus in evidenta realizand un experiment in care se utilizeaza un vas mare (1) ce contine un solvent pur (apa) si un dispozitiv numit osmometru (2), format dintr-un tub, care in partea inferioara este prevazut cu o membrana semipermeabila (vezica de porc). In tub se gaseste o solutie cu acelasi solvent (solutie de zaharoza).

Transportul solvitului fiind imposibil, apre un flux de solvent dinspre vasul mare spre osmometru, ceea ce determina crestera volumului de solutie si implicit nivelul lichidului din tub (Fig.6.9). Deoarece membrana este impermeabila pentru solvit, acesta nu poate patrunde in vasul mare, ceea ce cauzeaza neegalizarea concentratiilor. Insa, se obtine o diluare a solutiei din tub prin patrunderea solventului pur.

Fig.6.9. Fenomenul de osmoza.

Echilibrul se stabileste numai atunci cand presiunea hidrostatica exercitata de lichidul ce a urcat in tub egaleaza presiunea exercitata de solutie, numita presiune osmotica (p

p r g h    (6.12)

unde r - densitatea solutiei si g - acceleratia gravitationala.

In cazul in care o membrana semipermeabila separa doua solutii de concentratii diferite si, din exterior, asupra solutiei mai concentrate se exercita o presiune foarte mare, se constata ca solventul difuzeaza, in mod fortat, de la solutia mai concentrata spre cea mai diluata, fenomen cunoscut sub numele de osmoza inversa.

Acest fenomen are importante aplicatii, de exemplu, este utilizat in instalatiile pentru desalinizarea apei.

Se intalneste la animalele acvatice si la unele pasari, care isi asigura apa potabila din apa de mare, care fiind foarte sarata are si o presiune osmotica mare.

Van't Hoff a facut o analogie intre presiunea exercitata de o solutie diluata de neelectrolit si presiunea exercitata de un gaz, enuntand legea:

Presunea osmotica, p, exercitata de o solutie diluata de neelectrolit este numeric egala cu presiunea pe care ar exercita-o solvitul, daca la temperatura data s-ar afla in stare gazoasa si ar ocupa singur un volum egal cu al solutiei:

(6.13)

relatie care exprima legea lui van't Hoff

unde: V - volumul solutiei; m_s- masa solvitului; m - masa molara a solvitului; R - constanta universala a gazelor; T - temperatura absoluta a solutiei.

Daca se tine cont ca m_s/m n reprezinta numarul de moli de solvit, iar n/V = C_M concentratia molara a solutiei, relatia (6.13) devine:

p = C_MRT (6.14)

relatie ce reprezinta o alta forma a legii lui van't Hoff.

Se constata ca pentru solutii diluate de neelectrolit presiunea osmotica depinde numai de concentratia solutiei si de temperatura.

Legea lui van't Hoff nu este valabila pentru solutii concentrate aflate la temperaturi mai mari de 40 ⁰C, pentru solutii de electrolit si macromoleculare.

2. Osmoza in biosisteme

Osmoza este implicata in multe fenomene fiziologice ce au loc la diferite nivele de organizare a materiei vii. Intervine in procesele de transport al apei si al substantelor nutritive in organism, in mentinerea volumului si arhitecturii celulare, a metabolismului celular.

La plante, de exemplu, apa incarcata cu substantele nutritive dizolvate din sol patrunde prin osmoza in radacinile plantelor, iar in asociere cu fenomenul de capilaritate asigura ascensiunea sevei in plante.

In tesuturi osmoza are efecte mecanice, determinand o stare de tensiune mecanica, numita turgor. Astfel, la plantele cu membrana celulozica, prin patrunderea apei prin osmoza in celule, tesuturile vegetale devin mai consistente si au o rezistenta mecanica ridicata.

TEME:

1. Ce reprezinta vascozitatea.
2. Indicati deosebirile dintre curgerea laminara si turbulenta.
3. Difuzia - prima lege a lui Fick.
4. Ce este fenomenul de osmoza si unde apare in biosisteme.