Ósmosis
La ósmosis es el movimiento neto de disolvente a través de una membrana mucho más permeable al disolvente que al soluto disuelto. La dirección viene determinada por el potencial químico del disolvente, no por una fuerza misteriosa que «atraiga el agua hacia la sal».
La membrana semipermeable crea las condiciones
Si el soluto no puede atravesar la membrana pero el disolvente sí, la mezcla no puede producirse de la forma habitual. El disolvente tiende a desplazarse hacia el lado donde su potencial químico es menor. En disoluciones diluidas a la misma temperatura y presión, suele ser el lado con mayor concentración de partículas de soluto.
La presión osmótica compensa la tendencia al flujo
Para una disolución ideal diluida: π = iMRT
π es la presión osmótica, M la concentración molar, T la temperatura absoluta e i tiene en cuenta, de forma aproximada, el número de partículas disueltas producidas por unidad fórmula.
La presión osmótica es la presión adicional que habría que aplicar al lado de la disolución para detener la entrada neta de disolvente. En el límite ideal diluido es una propiedad coligativa.
Explorador de presión osmótica
La tonicidad es una aplicación biológica, no un sinónimo
En las células importa si los solutos pueden atravesar la membrana en la escala de tiempo considerada. Una disolución puede ser isoosmótica y no isotónica si su soluto entra rápidamente en la célula. Por tanto, la tonicidad depende tanto de la permeabilidad de la membrana como de la concentración.
Las disoluciones reales se apartan de la fórmula ideal
La expresión de van ’t Hoff funciona mejor para disoluciones diluidas. Los iones de los electrolitos interaccionan, las moléculas pueden asociarse y las membranas rara vez son perfectamente selectivas. Para cálculos precisos, las actividades y los coeficientes osmóticos medidos sustituyen a la aproximación simple basada en contar partículas.
Ejemplos resueltos
1. Presión osmótica de la sacarosa
Solución
Para sacarosa 0,20 M a 298 K con i ≈ 1, π ≈ (0,20)(0,08206)(298) = 4,89 atm.
2. Comparación ideal con NaCl
Solución
A la misma M y T, un NaCl ideal con i ≈ 2 produce aproximadamente el doble de presión osmótica que un no electrolito, aunque las disoluciones reales se desvían de este comportamiento.
3. Ósmosis inversa
Solución
Si una disolución tiene π = 25 bar, aplicar 30 bar al lado de la disolución supera π y permite impulsar un flujo neto de disolvente en sentido opuesto al de la ósmosis espontánea.