osmoză

Definiția osmozelor Hipotonic, izotonic și hipertonic solutionsOzos și corpul umanTomp presiune și osmoză inversăOsmolaritate Osmoză și conservarea alimentelor

Definiția osmosis

Osmoza este trecerea spontană a unui solvent (care în sistemele biologice este, de obicei, apă), de la soluția în care substanțele dizolvate sunt mai diluate decât cele în care sunt mai concentrate; această mișcare - care are loc printr-o membrană semipermeabilă - continuă până când se ajunge la o situație de echilibru, în care ambele soluții câștigă și mențin aceeași concentrație.

Exemplu practic

Pentru a clarifica mai bine conceptul de osmoză, ne imaginăm că avem un vas împărțit în două compartimente de volum egal (A și B) de o membrană semipermeabilă (adică permeabilă numai la solvent - în acest caz apă - și nu la substanța dizolvată). În compartimentul A există o soluție apoasă în care a fost dizolvată o lingură de glucoză, în timp ce în partea B avem o soluție apoasă de volum egal în care s-au dizolvat trei linguri de glucoză (de aceea este mai concentrată). Această diferență creează un gradient de concentrație pentru glucoză pe părțile laterale ale membranei și, din moment ce acest zahăr nu poate să-l traverseze, se atinge echilibrul cu trecerea apei din compartimentul A (unde glucoza este mai diluată) către compartimentul B (unde este mai abundent). Dacă preferați, puteți spune că apa trece prin osmoză din soluția în care este mai concentrată (A) decât cea în care se află într-o măsură mai mică (B).

În urma acestui flux, nivelul apei din B crește și scade în A, creând o anumită diferență în nivelul dintre cele două. Acest fenomen se termină atunci când cele două soluții ajung la aceeași concentrație, păstrând-o constantă.

Soluții hipotonice, izotonice și hipertonice

Prin luarea a două soluții cu concentrație molară diferită (număr diferit de particule dizolvate în ele), soluția cu o concentrație molară mai mică și cea mai hipertonică este cea mai concentrată. Două soluții sunt în schimb izotonice (sau echimolare) atunci când aceștia au aceeași concentrație.

În exemplul făcut, soluția B este hipertonică (prin urmare, conține mai multe substanțe dizolvate) decât cealaltă (definită ca hipotonică); prin urmare, în condiții normale, solventul se deplasează prin osmoză de la soluția hipotonică la cea hipertonică. Am vorbit despre condițiile standard deoarece, prin joc cu legile fizicii, este posibil să răsturnăm conceptul de osmoză și să favorizăm trecerea solventului de la concentrația mai diluată la cea mai concentrată (osmoză inversă).

Presiunea osmotică și osmoza inversă

În ceea ce privește expunerea până în prezent, debitul net al solventului - generat de osmoză - continuă până când cele două soluții au atins aceeași concentrație. Această mișcare poate fi contracarată, oprită sau chiar inversată prin aplicarea presiunii în compartimentul cu cea mai mare concentrație.

În exemplul anterior, este suficient să plasăm un piston în compartimentul B (care ne amintim că are o concentrație mai mare) și să-l împingem în jos cu o anumită forță, pentru a favoriza trecerea apei spre A; în acest caz vorbim despre osmoză inversă.

Presiunea osmotică este presiunea care se opune exact trecerii solventului prin membrana semipermeabilă; ca o consecință este presiunea necesară pentru combaterea osmozelor.

Așa cum am menționat până acum, două soluții izotonice au aceeași presiune osmotică; pentru a sublinia, prin urmare, că presiunea osmotică depinde exclusiv de numărul de particule prezente în soluție și nu de natura lor.

Osmoza și corpul uman

Membranele plasmatice care înconjoară celulele corpului uman sunt, de fapt, membrane semi-permeabile, care permit trecerea directă prin osmoză a moleculelor mici (cum ar fi apa și ureea), dar nu cele cu greutate moleculară mai mare (cum ar fi proteine, aminoacizi și zaharuri). Echilibrul osmotic în fluidele corpului este prin urmare esențial pentru a asigura celulelor un mediu optim în care să trăiască.

Dacă luăm o celulă ca o celulă roșie și o scufundăm într-o soluție hipotonică, aceasta - prin osmoză - suferă o umflare (dată de intrarea apei), care poate chiar să explodeze. Dimpotrivă, dacă este scufundată într-o soluție hipertonică, celula suferă, datorită trecerii apei spre exterior, o deshidratare severă care o face să se scufunde. Din fericire, în organismul uman celulele sunt scufundate în soluții izotonice în ceea ce privește mediul lor intern și există diferite sisteme pentru a menține aceste lichide într-un echilibru osmotic.

Presiunea osmotică și conservarea alimentelor

Ne gândim pentru un moment la un gem de casă ... zahărul este adăugat din abundență nu numai pentru a-și îmbunătăți aroma, ci și, mai presus de toate, pentru a-și spori durata de păstrare. Cu toate acestea, zahărul este un element important pentru viața multor microorganisme implicate în degradarea produsului. Această contradicție aparentă este dezasamblată chiar de conceptul de osmoză.

Dacă aplicăm această lege în gem, de fapt, presiunea osmotică este mult mai mare, celulele bacteriene prezente în borcan pierd apă prin osmoză, se micșorează și mor (sau cel puțin inactivează). Prin urmare, utilizarea soluțiilor hipertonice crește timpul de păstrare a alimentelor, deoarece reduce disponibilitatea apei pentru viață și proliferarea microorganismelor. Legile de osmoză sunt, de asemenea, exploatate în saramură (în cazul în care alimentele sunt scufundate în soluții hipertonice, unde este obișnuită sarea de bucătărie comună). Alte exemple sunt date de căprioare (sau alte alimente conservate în sare) și fructe confiate. Deci, în cazul în care v-ați întrebat de ce sărurile trebuie adăugate la fripturi numai atunci când sunt fierte, acum aveți răspunsul: prezența lor pe carnea crudă favorizează eliberarea sucurilor intra și extracelulare, reducând gustul lor; în același fel, anumite legume, cum ar fi vinetele, sunt stropite cu sare și lăsate să se odihnească timp de câteva ore, doar pentru a permite osmozelor să își scurgă apa și lichidele amare.