difusion y osmosis

DIFUSION Y OSMOSIS

A diferencia del flujo en masa de líquidos considerado en el tema de fluidos anterior, la difusión implica movimiento espontáneo y desordenado de moléculas individuales, y nos interesa casi siempre la difusión de moléculas de una sustancia disuelta en otra. Si se vierte cuidadosamente agua sobre una disolución acuosa de sulfato cúprico, de modo que sea visible la superficiede separación entre el agua y la disolución, el color azul característico de ésta se extiende gradualmente hasta que todo el líquido queda uniformemente azul. A esta escala macoscópica transcurrirá largo tiempo antes de que. la mezcla sea completa, pero en las células biológicas procesos análogos sólo tardan milésimas de segundo. Se dice que el soluto, en este caso sulfato cúprico, se difunde através del líquido, y el agua se difunde también hacia abajo en la disolución inicial.
La difusión de un soluto puede considerarse análoga al flujo de calor, y la ley de Fick establece que el ritmo de difusión por unidad de superficie, en dirección perpendicular a ésta, es proporcional al gradiente de la concentración de soluto en esa dirección. La concentración es la masa de soluto por unidadde volumen, y el gradiente de concentración es la variación de concentración por unidad de distancia.
Si colocamos con cuidado una gota de anilina en un vaso de agua, veremos que el color se difunde por el agua. El proceso puede durar varias horas (suponiendo que no sacudimos el vaso), pero al final el color será uniforme. Esta mezcla se produce a causa del movimiento aleatorio de las moléculasy se denomina como hemos visto: difusión. También en los gases se produce la difusión y de manera mucho más rápida. Cuando se destapa un frasco de perfume, su aroma puede percibirse en todos los puntos de la habitación poco después, aunque el aire este en reposo. Y si quemamos algo en la estufa, el olor, así como el humo visible, se difunde por la casa. En cada caso, la sustancia que se difundese mueve de una región en la cual tenga una gran concentración a otra en la cual ésta sea baja.
Si se vierte una disolución concentrada de azúcar en un recipiente que contiene agua, la mezcla se hace gradualmente homogénea mediante la difusión de las moléculas del soluto en la región del agua pura y la difusión de las moléculas de agua en sentido opuesto. Si en lugar de colocar la disolución deazúcar directamente en el agua, la separamos físicamente de ésta por una capa de papel pergamino, se impide la difusión hacia afuera del soluto. Se dice que el papel es impermeable al soluto, en este caso el azúcar. Las moléculas de agua, sin embargo, pueden difundirse libremente en sentido opuesto, y debido a esto el nivel de la disolución se eleva en el tubo estrecho, indicando un incremento depresión. Se dice que el papel pergamino es una membrana semipermeable, y el proceso de difusión selectiva a través de tal membrana se denomina ósmosis. La presión osmótica es la presión que tendría que ejercerse sobre la disolución para evitar la ósmosis.
Parece extraño a primera vista que el agua pase de una región de baja presión a otra de presión mayor. Pero ha de tenerse en cuenta que, antesde que el proceso se inicie, la presión del agua en la disolución es menor que la presión del agua fuera, ya que la presión total de la disolución es la misma que la del agua, y el soluto hace una contribución a la presión total. La presión osmótica iguala las presiones del agua dentro y fuera y, en consecuencia, la presión osmótica final es la presión debida solamente a la presión de lasmoléculas de soluto.
El estudio sistemático de la ósmosis comenzó hacia mediados del siglo XIX con observaciones detenidas en las células vegetales. Cuando una célula vegetal se coloca, por ejemplo, en una disolución concentrada de azúcar, la parte viva de la célula (protoplasto) se contrae separándose de la membrana, si bien cuando las células así tratadas se separan y se colocan en agua pura, los...