L'osmosi è un processo che avviene tra due contenitori separati da una barriera semipermeabile. Se la barriera ha pori abbastanza grandi da consentire il passaggio delle molecole d'acqua ma abbastanza piccoli da bloccare le molecole di a soluto, l'acqua scorrerà dal lato con la minore concentrazione di soluto al lato con la maggiore concentrazione. Questo processo continua fino a quando la concentrazione di soluto è uguale su entrambi i lati o la resistenza alla pressione la variazione di volume dal lato con la maggiore concentrazione supera la forza che spinge l'acqua attraverso la barriera. Questa pressione è pressione osmotica o idrostatica e varia direttamente con la differenza di concentrazione di soluto tra i due lati.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
La pressione osmotica che spinge l'acqua attraverso una barriera impermeabile aumenta con la differenza nelle concentrazioni di soluto su entrambi i lati della barriera. In una soluzione con più di un soluto, sommare le concentrazioni di tutti i soluti per determinare la concentrazione totale di soluti. La pressione osmotica dipende solo dal numero di particelle di soluto, non dalla loro composizione.
Pressione osmotica (idrostatica)
Il vero processo microscopico che guida l'osmosi è un po' misterioso, ma gli scienziati lo descrivono in questo modo: Molecole d'acqua sono uno stato di movimento costante e migrano liberamente attraverso un contenitore illimitato per equalizzare la loro concentrazione. Se inserisci una barriera nel contenitore attraverso la quale possono passare, lo faranno. Tuttavia, se un lato della barriera contiene una soluzione con particelle troppo grandi per passare attraverso la barriera, le molecole d'acqua che passano dall'altra parte devono condividere lo spazio con esse. Il volume sul lato con il soluto aumenta fino a quando il numero di molecole d'acqua su entrambi i lati è uguale.
L'aumento della concentrazione di soluto riduce lo spazio disponibile per le molecole d'acqua, il che riduce il loro numero. Ciò a sua volta aumenta la tendenza dell'acqua a fluire in quel lato dall'altro lato. Per antropomorfizzare leggermente, maggiore è la differenza di concentrazione delle molecole d'acqua, più "vogliono" spostarsi attraverso la barriera verso il lato contenente il soluto.
Gli scienziati chiamano questa brama pressione osmotica o pressione idrostatica, ed è una quantità misurabile. Mettere un coperchio su un contenitore rigido per evitare che il volume cambi e misurare la pressione necessaria per mantenere l'acqua salga mentre si misura la concentrazione della soluzione dal lato con più soluto. Quando non si verificano ulteriori cambiamenti di concentrazione, la pressione che stai esercitando sulla copertura è la pressione osmotica, supponendo che le concentrazioni su entrambi i lati non si siano equalizzate.
Correlazione della pressione osmotica alla concentrazione del soluto
Nella maggior parte delle situazioni reali, come le radici che assorbono l'umidità dal terreno o le cellule che scambiano fluidi con i loro dintorni, una certa concentrazione di soluti esiste su entrambi i lati di una barriera semipermeabile, come una radice o parete cellulare. L'osmosi si verifica finché le concentrazioni sono diverse e la pressione osmotica è direttamente proporzionale alla differenza di concentrazione. In termini matematici:
P = RT(∆C)
dove T è la temperatura in Kelvin, ∆C è la differenza di concentrazione e R è la costante del gas ideale.
La pressione osmotica non dipende dalle dimensioni delle molecole di soluto o dalla loro composizione. Dipende solo da quanti ce ne sono. Quindi, se in una soluzione è presente più di un soluto, la pressione osmotica è:
P = TA (C1 + C2 +...Cn)
dove C1 è la concentrazione di soluto uno, e così via.
Provalo tu stesso
È facile farsi un'idea rapida dell'effetto della concentrazione sulla pressione osmotica. Mescolare un cucchiaio di sale in un bicchiere d'acqua e mettere in una carota. L'acqua scorrerà dalla carota nell'acqua salata per osmosi e la carota avvizzirà. Ora aumenta la concentrazione di sale a due o tre cucchiai e registra quanto più velocemente e completamente la carota si accartoccia.
L'acqua in una carota contiene sale e altri soluti, quindi se la immergi in acqua distillata accadrà il contrario: la carota si gonfierà. Aggiungi una piccola quantità di sale e registra quanto meno tempo impiega la carota a gonfiarsi o se si gonfia alla stessa dimensione. Se la carota non si gonfia o avvizzisce, sei riuscito a creare una soluzione che ha la stessa concentrazione di sale della carota.