Contenuto
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- Pressione osmotica (idrostatica)
- Correlazione della pressione osmotica per la concentrazione del soluto
- Provalo tu stesso
L'osmosi è un processo che si verifica 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 un 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 del soluto non è uguale su entrambi i lati o la pressione che cambia il volume sul lato con la maggiore concentrazione supera la forza che guida l'acqua attraverso la barriera. Questa pressione è pressione osmotica o idrostatica e varia direttamente con la differenza di concentrazione del soluto tra i due lati.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
La pressione osmotica che guida l'acqua attraverso una barriera impermeabile aumenta con la differenza delle 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 del soluto. La pressione osmotica dipende solo dal numero di particelle di soluto, non dalla loro composizione.
Pressione osmotica (idrostatica)
L'attuale processo microscopico che guida l'osmosi è un po 'misterioso, ma gli scienziati lo descrivono in questo modo: le molecole d'acqua sono uno stato di movimento costante e migrano liberamente attraverso un contenitore senza restrizioni per uniformare la loro concentrazione. Se si inserisce una barriera nel contenitore attraverso il quale possono passare, lo faranno. Tuttavia, se un lato della barriera contiene una soluzione con particelle troppo grandi per attraversare la barriera, le molecole d'acqua che passano dall'altro lato 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. Questo 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" muoversi attraverso la barriera sul lato contenente il soluto.
Gli scienziati chiamano questa bramosa 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 impedire all'acqua di salire mentre si misura la concentrazione della soluzione sul lato con il più soluto. Quando non si verificano ulteriori cambiamenti di concentrazione, la pressione che si sta esercitando sulla copertura è la pressione osmotica, assumendo che le concentrazioni su entrambi i lati non siano state equalizzate.
Correlazione della pressione osmotica per la concentrazione del soluto
Nella maggior parte delle situazioni reali, come radici che assorbono umidità dal terreno o cellule che scambiano fluidi con l'ambiente circostante, esiste una certa concentrazione di soluti su entrambi i lati di una barriera semipermeabile, come una radice o una parete cellulare. L'osmosi si verifica fintanto che 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 di gas ideale.
La pressione osmotica non dipende dalla dimensione delle molecole del soluto o dalla loro composizione. Dipende solo da quanti ce ne sono. Pertanto, se in una soluzione è presente più di un soluto, la pressione osmotica è:
P = RT (C1 + C2 + ... Cn)
dove C1 è la concentrazione del soluto, e così via.
Provalo tu stesso
È facile farsi un'idea rapida dell'effetto della concentrazione sulla pressione osmotica. Mescola un cucchiaio di sale in un bicchiere d'acqua e aggiungi una carota. L'acqua uscirà dalla carota nell'acqua salata per osmosi e la carota si restringerà. Ora aumenta la concentrazione di sale a due o tre cucchiai e registra quanto più rapidamente e completamente i gamberi di carota.
L'acqua in una carota contiene sale e altri soluti, quindi accade il contrario se la immergi in acqua distillata: la carota si gonfia. Aggiungi una piccola quantità di sale e registra quanto meno tempo impiega la carota a gonfiarsi o se si gonfia alle stesse dimensioni. Se la carota non si gonfia o si raggrinzisce, sei riuscito a creare una soluzione con la stessa concentrazione di sale della carota.