Osmose
A osmose é o movimento líquido de solvente através de uma membrana muito mais permeável ao solvente do que ao soluto dissolvido. A direção é determinada pelo potencial químico do solvente, não por uma força misteriosa que «puxa a água para o sal».
Uma membrana semipermeável cria a situação
Se o soluto não consegue atravessar a membrana mas o solvente consegue, a mistura não pode ocorrer da forma habitual. O solvente tende a deslocar-se para o lado onde o seu potencial químico é menor. Para soluções diluídas à mesma temperatura e pressão, esse lado é geralmente o que tem maior concentração de partículas de soluto.
A pressão osmótica equilibra a tendência para o fluxo
Para uma solução ideal diluída: π = iMRT
π é a pressão osmótica, M a concentração molar, T a temperatura absoluta e i representa aproximadamente o número de partículas dissolvidas produzidas por unidade de fórmula.
A pressão osmótica é a pressão adicional que teria de ser aplicada ao lado da solução para impedir a entrada líquida de solvente. No limite ideal diluído, é uma propriedade coligativa.
Explorador da pressão osmótica
A tonicidade é uma aplicação biológica, não um sinónimo
Nas células, importa saber se os solutos conseguem atravessar a membrana na escala de tempo relevante. Uma solução pode ser iso-osmótica sem ser isotónica se o soluto entrar rapidamente na célula. A tonicidade depende, por isso, tanto da permeabilidade da membrana como da concentração.
As soluções reais afastam-se da fórmula ideal
A expressão de van ’t Hoff funciona melhor para soluções diluídas. Os iões dos eletrólitos interagem, as moléculas podem associar-se e as membranas raramente são perfeitamente seletivas. Em trabalho rigoroso, as atividades e os coeficientes osmóticos medidos substituem a aproximação simples baseada na contagem de partículas.
Exemplos resolvidos
1. Pressão osmótica da sacarose
Solução
Para sacarose 0,20 M a 298 K com i ≈ 1, π ≈ (0,20)(0,08206)(298) = 4,89 atm.
2. Comparação ideal com NaCl
Solução
À mesma M e T, NaCl ideal com i ≈ 2 dá aproximadamente o dobro da pressão osmótica de um não eletrólito, embora as soluções reais se desviem deste comportamento.
3. Osmose inversa
Solução
Se uma solução tiver π = 25 bar, aplicar 30 bar ao lado da solução excede π, permitindo forçar um fluxo líquido de solvente no sentido oposto ao da osmose espontânea.