L'osmose est un processus qui se produit entre deux conteneurs séparés par une barrière semi-perméable. Si la barrière a des pores assez grands pour laisser passer les molécules d'eau mais assez petits pour bloquer les molécules d'un soluté, l'eau s'écoulera du côté avec la plus petite concentration de soluté vers le côté avec la plus grande concentration. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que la concentration de soluté soit égale des deux côtés ou que la pression résiste le changement de volume du côté où la concentration est la plus élevée dépasse la force entraînant l'eau à travers la barrière. Cette pression est une pression osmotique ou hydrostatique, et elle varie directement avec la différence de concentration en soluté entre les deux côtés.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
La pression osmotique entraînant l'eau à travers une barrière imperméable augmente avec la différence de concentrations de soluté de chaque côté de la barrière. Dans une solution avec plus d'un soluté, additionnez les concentrations de tous les solutés pour déterminer la concentration totale de soluté. La pression osmotique ne dépend que du nombre de particules de soluté, pas de leur composition.
Pression osmotique (hydrostatique)
Le processus microscopique réel qui entraîne l'osmose est un peu mystérieux, mais les scientifiques le décrivent ainsi: Molécules d'eau sont est un état de mouvement constant, et ils migrent librement à travers un conteneur sans restriction pour égaliser leur concentration. Si vous insérez une barrière dans le conteneur à travers laquelle ils peuvent passer, ils le feront. Cependant, si un côté de la barrière contient une solution avec des particules trop grosses pour traverser la barrière, les molécules d'eau passant de l'autre côté doivent partager l'espace avec elles. Le volume du côté avec le soluté augmente jusqu'à ce que le nombre de molécules d'eau des deux côtés soit égal.
L'augmentation de la concentration de soluté réduit l'espace disponible pour les molécules d'eau, ce qui réduit leur nombre. Cela augmente à son tour la tendance de l'eau à s'écouler dans ce côté de l'autre côté. Pour anthropomorphiser légèrement, plus la différence de concentration des molécules d'eau est grande, plus elles « veulent » traverser la barrière du côté contenant le soluté.
Les scientifiques appellent cette envie pression osmotique ou pression hydrostatique, et c'est une quantité mesurable. Mettre un couvercle sur un récipient rigide pour éviter que le volume ne change et mesurer la pression nécessaire pour maintenir l'eau de monter pendant que vous mesurez la concentration de la solution du côté avec le plus de soluté. Lorsqu'aucun autre changement de concentration ne se produit, la pression que vous exercez sur le couvercle est la pression osmotique, en supposant que les concentrations des deux côtés ne se sont pas égales.
Relier la pression osmotique à la concentration de soluté
Dans la plupart des situations réelles, telles que les racines puisant l'humidité du sol ou les cellules échangeant des fluides avec leurs environnement, une certaine concentration de solutés existe des deux côtés d'une barrière semi-perméable, telle qu'une racine ou paroi cellulaire. L'osmose se produit tant que les concentrations sont différentes et la pression osmotique est directement proportionnelle à la différence de concentration. En termes mathématiques :
P = RT(∆C)
où T est la température en Kelvins, C est la différence de concentrations et R est la constante des gaz parfaits.
La pression osmotique ne dépend pas de la taille des molécules de soluté ou de leur composition. Cela dépend uniquement du nombre d'entre eux. Ainsi, si plus d'un soluté est présent dans une solution, la pression osmotique est :
P = TR (C1 + C2 +...Cm)
où C1 est la concentration du soluté un, et ainsi de suite.
Testez-le vous-même
Il est facile de se faire une idée rapide de l'effet de la concentration sur la pression osmotique. Mélangez une cuillère à soupe de sel dans un verre d'eau et mettez-y une carotte. L'eau s'écoulera de la carotte dans l'eau salée par osmose et la carotte se ratatinera. Maintenant, augmentez la concentration en sel à deux ou trois cuillères à soupe et notez combien plus rapidement et complètement les carottes se ratatinent.
L'eau d'une carotte contient du sel et d'autres solutés, donc l'inverse se produira si vous la plongez dans de l'eau distillée: la carotte va gonfler. Ajoutez une petite quantité de sel et notez combien de temps il faut en moins pour que la carotte gonfle ou si elle gonfle à la même taille. Si la carotte ne gonfle pas ou ne se ratatine pas, vous avez réussi à faire une solution qui a la même concentration en sel que la carotte.
