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 que pasen 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 la presión resiste el cambio de volumen en el lado con 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 leí)
La presión osmótica que impulsa el agua a través de una barrera impermeable aumenta con la diferencia en las concentraciones de soluto a cada lado de la barrera. En una solución con más de un soluto, sume las concentraciones de todos los solutos para determinar la concentración total de solutos. 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: 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 por el otro lado tienen que compartir espacio con ellas. El volumen del lado con el soluto aumenta hasta que el número de moléculas de agua en ambos lados es igual.
El aumento de 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 este deseo presión osmótica o presión hidrostática, y es una cantidad mensurable. Ponga una tapa en un recipiente rígido para evitar que el volumen cambie y mida la presión necesaria para mantener 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 está ejerciendo sobre la cubierta es la presión osmótica, asumiendo que las concentraciones en ambos lados no se han igualado.
Relacionar la presión osmótica con la concentración de solutos
En la mayoría de situaciones reales, como las raíces que extraen humedad del suelo o las células intercambiando fluidos con sus alrededores, existe una cierta concentración de solutos en ambos lados de una barrera semipermeable, como una raíz o pared celular. La ósmosis se produce 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 Kelvin, ∆C es la diferencia de concentraciones y R es la constante del gas ideal.
La presión osmótica no depende del tamaño de las moléculas de soluto ni de su composición. Solo depende de cuántos de ellos haya. Por lo tanto, si hay más de un soluto en una solución, la presión osmótica es:
P = RT (C1 + C2 +... Cnorte)
donde C1 es la concentración de soluto uno, y así sucesivamente.
Pruébelo usted mismo
Es fácil hacerse una idea rápida del efecto de la concentración sobre la presión osmótica. Mezclar una cucharada de sal en un vaso de agua y poner 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 rápida y completamente se marchita la zanahoria.
El agua de una zanahoria contiene sal y otros solutos, por lo que sucederá lo contrario si la sumerges en agua destilada: la zanahoria se hinchará. Agregue una pequeña cantidad de sal y registre cuánto menos tiempo tarda la zanahoria en hincharse o si se hincha al mismo tamaño. Si la zanahoria no se hincha ni se arruga, ha logrado hacer una solución que tiene la misma concentración de sal que la zanahoria.