osmosis

Equilibrio osmótico y movimiento de líquidos: Osmosis y Presión osmótica

Prof. Jorge P. Roa S. M.Sc, Ph. D.

Cuando una membrana situada entre dos compartimentos líquidos es permeable al agua pero no a los solutos (membrana con permeabilidad selectiva), y la concentración de solutos es mayor en un lado de la membrana, el agua difunde desde el lado con menor concentración hacia el ladode mayor concentración de solutos. Este fenómeno se conoce como Osmosis, es decir, flujo neto espontáneo de agua.

Para entender este fenómeno supongamos un sistema de dos compartimentos como el de la Fig. 1. El compartimiento 1 contiene agua pura y el 2 una solución, y ambos compartimientos están separados por una membrana semipermeable ideal en que los solutos son incapaces de atravesarla.Esto hace que la única manera de alcanzar el equilibrio de concentración sea a través del movimiento o flujo de agua, el que se



Fig. 1

produce desde el compartimiento 1 al 2 y continuará hasta que la presión hidrostática generada en 2 por un mayor volumen de líquido, compense la presión ejercida por las moléculas de solvente en 1. En este esquema pueden visualizarsedos gradientes: uno de concentración de soluto de 2 a 1 y otro de concentración de solvente de 1 a 2, pero sólo se manifiesta el gradiente de solvente debido a la semipermeabilidad de la membrana. Si quisiéramos impedir el flujo de solvente de 1 a 2 se debería aplicar sobre la solución 2 una presión, de tal magnitud, que al actuar sobre la membrana, impida el flujo osmótico de agua. Esta presióncorresponde a la Presión Osmótica () de la solución. Basado en este principio la  que ejercen las moléculas se puede medir determinando la altura de la columna que se observa en el compartimiento 2 de la Fig.4, de acuerdo a la siguiente fórmula:

h= altura de la columna de líquido (cm)
 = h.g.d g= aceleración de gravedad (cm/seg2)
d= densidad del líquido (g/cm3) = 1 para elagua.


La , así como la caída de la presión de vapor, del punto de congelación y la elevación del punto de ebullición (propiedades coligativas de las soluciones) dependen del número más que del peso molecular o valencia de partículas disueltas de una solución. En una solución ideal, la  está relacionada con la temperatura y el volumen, de la misma manera que la presión de un gas:

n=número de partículas
nRT R= constante de los gases
 = ------- T= temperatua absoluta
V V= volumen

Si la T se conserva constante, resulta claro que la  es proporcional al número de partículas en solución por unidad de volumen de la misma. Esta relación entre el número de moléculas de soluto y  fue demostrada matemáticamente porvan't Hoff según la relación:

T= temperatura en grados Kelvin
= c.R.T R= constante de los gases (atm.l.mol-1.oK-1)
c= concentración (osmoles/litro)

Esto significa que conociendo la concentración de solutos en una solución se puede calcular la . En consecuencia, esta tendencia a favorecer la osmósis de agua es directamente proporcional a la concentración de las moléculas ensolución que no pueden atravesar una membrana e independiente del peso molecular, carga o estructura. Por ej. una molécula de albumina (PM=70000) tiene el mismo efecto osmótico que una de glucosa (PM=180). En el caso de solutos que se ionizan en solución, cada ion es una partícula osmóticamente activa, por lo que, para determinar el efecto osmótico hay que sumar los efectos de todos los iones ymoléculas que no son permeables a través de la membrana. Para aplicar este concepto, consideremos dos soluciones: una de ellas de sacarosa 0.1 M y la otra de NaCl 0.1 M. En términos químicos, ambas soluciones son equivalentes, pero la  generada por cada una de ellas es diferente, ya que el NaCl en solución se encuentra a la forma ionizada, Na+ y Cl-, es decir, el número de partículas se ha...