Osmosis

4.1

Info 1:

Osmosis:

Ciertos materiales, incluidas muchas membranas de sistemas biológico así como sustancias sintéticas como el celofán, son semipermeables. Al entrar en contacto con una solución, permiten el paso de las diminutas moléculas del disolvente, pero no de las moléculas de soluto.

En el dispositivo que se muestra a continuación, se han separado dos compartimentos mediante una membrana semipermeable. En un compartimento se coloca agua pura y en el otro, una solución acuosa de NaCl.

De manera espontánea el agua comienza a fluir de la solución diluida (en este caso agua pura) hacia la concentrada, desarrollando una presión hidrostática que se opone a la entrada de más disolvente. Este proceso continúa hasta alcanzar el equilibrio.

El paso del disolvente a través de una membrana semipermeable, de la solución diluida hacia la concentrada, se denomina ósmosis y la presión hidrostática que se desarrolla, se llama presión osmótica ().

Explicación termodinámica:

El potencial químico del disolvente en la solución diluida, es menor que el potencial químico del disolvente puro, por lo que el disolvente fluye de mayor a menor potencial químico,hasta igualar los potenciales en ambos lados de la membrana.

La presión osmótica es directamente proporcional a la concentración del soluto. De acuerdo con la ecuación de Van't Hoff:

Donde:

 = presión osmótica (atm, mmHg, etc.)

R = constante universal de los gases (0.082 l atm/mol K).

T = temperatura absoluta (K).

m = molalidad o molaridad (mol/kg ó mol/l).

Clasificación de soluciones de acuerdo con su presión osmótica:

• Si dos soluciones con la misma presión osmótica se separan mediante una membrana semipermeble, no habrá ósmosis. Se dice que las dos soluciones son isotónicas.

• Si una disolución tiene menor presión osmótica, se describe como hipotónica respecto a la solución más concentrada.

• La solución más concentrada es hipertónica, respecto a la más diluida.

Analicemos los siguientes ejemplos de ósmosis:

• Ha sucedido que un paciente de un hospital muere a causa de que recibe accidentalmente una inyección intravenosa de agua pura.

Debido a que la membrana de los eritrocitos es semipermeable, las células que se suspenden en solución, pueden dañarse por efecto de la ósmosis. Por esto, cuando se aplica una inyección intravenosa, es muy importante que la solución sea isotónica respecto al suero sanguíneo.

Observe las siguientes microfotografías de eritrocitos sometidos a soluciones con diferente concentración de NaCl:

Plasmólisis (hemólisis) Eritrocitos normales Crenación (encogimiento)

Solución hipotónica Solución isotónica Solución hipertónica

• ¿Porqué asciende la savia a través de los tallos de las plantas?

El agua penetra por ósmosis en los pelos radicales, debido a que es hipotónica respecto a la savia que circula en el interior, desarrollando una presión osmótica que provoca el ascenso de la savia a través de los vasos capilares (xilema).

También intervienen fuerzas de cohesión y capilaridad.

• ¿Porqué los peces de agua dulce no beben agua y los de agua de mar si?

En los peces de agua dulce, el agua pura penetra por ósmosisa través de las membranas branquiales, el sistema de riñón reabsorbe las sales y la composición de la orina es casi agua pura.

Los peces marinos pierden continuamente agua debido a la ósmosis, tienen que luchar por no quedarse secos. Estos peces beben agua y luego consumen energía metabólica para desalinizarla. El exceso de sal retorna al medio externo por las branquias.

Aplicaciones en la industria alimenticia.

Deshidratación osmótica.

El secado es uno de los métodos para la conservación de alimentos, ya que disminuye el ataque de microorganismos como bacterias, que requieren una concentración mínima de agua (actividad de agua) para desarrollarse.

Existen varios métodos de secado de alimentos, el más común es utilizando aire caliente, pero también hay métodos que no requieren temperaturas elevadas, como la liofilización y la deshidratación osmótica.

• Salado:

Es común salar la carne de pescado, ternera, res, etc. para su conservación. La carne se coloca en soluciones de 30 ó 40% de NaCl, que es hipertónica respecto a las fibras musculares. La carne se deshidrata por ósmosis, que posteriormente puede secarse al sol, obteniéndose bacalao, cecina, jamón serrano, etc.

Bacalao, salado y seco Salado por frotación de la pierna de cerdo Jamón serrano

• Almíbar:

Las soluciones concentradas de azúcar tienen presiones osmóticas elevadas. Esto hace posible deshidratar por ósmosis, frutas como higos, piñas, ciruelas, calabazas, etc. y obtener las denominadas "frutas cristalizadas".

Por otra parte, una solución acuosa de 70% de sacarosa, detendrá el crecimiento de la mayor parte de microorganismos, debido a que provocará su deshidratación osmótica (plasmólisis). Es por esto que los almíbares espesos se conservan por largos períodos de tiempo sin refrigeración. Por ejemplo, mermeladas, duraznos en almíbar, piña en almíbar, etc.

Cabe señalar, que como los hongos y levaduras requieren muy baja cantidad de agua y, son más resistentes que las bacterias, pueden desarrollarse aún sobre los alimentos con baja actividad acuosa.

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