Osmosi

L’osmosi és el moviment net de dissolvent a través d’una membrana molt més permeable al dissolvent que al solut. La direcció la fixa el potencial químic del dissolvent, no una “força” misteriosa que estiri l’aigua cap a la sal.

Una membrana semipermeable crea la situació

Si el solut no pot travessar la membrana però el dissolvent sí, els dos costats no poden igualar la composició per simple difusió del solut. El dissolvent es desplaça en la direcció que redueix la diferència del seu potencial químic; en una aproximació diluïda a la mateixa temperatura i pressió, això acostuma a significar flux cap al costat amb més partícules de solut.

Pressió osmòtica. Per a dissolucions prou diluïdes, la pressió osmòtica segueix una equació semblant a la dels gasos ideals: π = iMRT. És especialment útil per estimar masses molars de macromolècules perquè una pressió mesurable pot aparèixer fins i tot a concentracions petites.

Pressió osmòtica

Per a dissolucions prou diluïdes, la pressió osmòtica segueix una equació semblant a la dels gasos ideals: π = iMRT. És especialment útil per estimar masses molars de macromolècules perquè una pressió mesurable pot aparèixer fins i tot a concentracions petites.

Explorador de pressió osmòtica

Molaritat M Temperatura K factor i

La pressió pot oposar-se a l’osmosi. Una diferència de pressió en sentit contrari pot compensar la diferència de potencial químic. En l’osmosi inversa s’aplica al costat de la dissolució una pressió superior a π i el dissolvent és obligat a fluir en la direcció oposada a l’osmosi espontània; aquest és el principi de moltes instal·lacions de dessalinització.

La tonicitat és una aplicació biològica, no un sinònim

En una cèl·lula importa si els soluts poden travessar la membrana en l’escala de temps considerada. Una dissolució pot ser isoosmòtica però no isotònica si el seu solut entra ràpidament a la cèl·lula. La tonicitat depèn, per tant, de la permeabilitat de la membrana i de la concentració.

Les dissolucions reals s’allunyen de la fórmula ideal

L’expressió de van ’t Hoff funciona millor en dissolucions diluïdes. Els ions d’un electròlit interaccionen, les molècules poden associar-se i les membranes rarament són perfectament selectives. Per a treball quantitatiu precís calen activitats i coeficients osmòtics mesurats, no només recompte ideal de partícules.

Exemples resolts

1. Pressió osmòtica de sacarosa

Solució

Per a sacarosa 0,20 M a 298 K amb i≈1, π≈(0,20)(0,08206)(298)=4,89 atm.

2. Comparació ideal amb NaCl

Solució

A la mateixa M i T, NaCl ideal amb i≈2 dona aproximadament el doble de pressió osmòtica que un no-electròlit; les dissolucions reals se’n desvien.

3. Osmosi inversa

Solució

Si una dissolució té π=25 bar, aplicar 30 bar al costat de la dissolució supera π i pot impulsar el dissolvent en sentit oposat a l’osmosi espontània.