Ósmosis
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La ósmosis u osmosis es un fenómeno físico-químico relacionado con el comportamiento del agua —como solvente de una solución— ante una membrana semipermeable para el solvente (agua) pero no para los solutos. Tal comportamiento entraña una difusión simple transmembrana de agua, sin "gasto de energía". La ósmosis es un fenómeno biológico importante para la fisiología celular de los seres vivos.
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[editar] Concepto de ósmosis
La ósmosis es un fenómeno que debe cumplir ciertos requisitos:
- Movimiento neto de agua con alteraciones fisiológicas avanzadas, esto es, que moléculas de agua masivamente se desplacen de un compartimento a otro, provocando un flujo de agua.
- Atravesar una membrana, el movimiento de las moléculas de agua se debe producir a través de una membrana que limita (por lo menos) dos espacios o compartimentos, con soluciones acuosas de diferente concentración. Esto es que en un compartimento hay más solutos que en el otro en relación al agua.
- La característica principal de la membrana es que permite el paso del las moléculas de agua, pero no de otras sustancias osmóticamente activas (solutos). Este tipo de membranas se denominan membranas selectivamente permeables. La permeabilidad selectiva está determinada por diferentes factores (carga eléctrica, polaridad, presencia de canales, etc.).
- El gradiente transmembrana, implica una diferencia en la concentración de la solución acuosa a ambos lados de la membrana (compartimentos), y esto es lo que produce el movimiento de agua desde la zona de menor concentración de solutos (y alta concentración de agua) a la de mayor concentración de solutos (y baja concentración de agua). Consecuencia de la tendencia intermolecular (afinidad) del agua y de sustancias osmóticamente activas a agruparse entre sí uniformemente.
- La ósmosis cesa cuando las concentraciones de ambos espacios se igualan (se vuelven isotónicos) y el gradiente transmembrana es nulo, ello implica que se detiene el flujo neto de agua.
El movimiento molecular y la tendencia agregativa de las moléculas de agua y soluto ocurre siempre. La condición aquí es la permeabilidad selectiva, pues como la membrana sólo permite el paso del agua, es el agua la que tiene libertad de desplazamiento, ya que los solutos quedan retenidos en su compartimento. Pasado cierto tiempo, el agua es ahora retenida por los solutos sólo en la medida de su distribución uniforme, esto es, que hubo ósmosis hasta que se igualaron las concentraciones entre compartimentos.
[editar] Explicación
Una membrana semipermeable pura contiene poros, al igual que cualquier filtro. El tamaño de los mismos (poros) es tan minúsculo que deja pasar las moléculas pequeñas pero no las grandes. Por ejemplo, deja pasar las moléculas de agua que son pequeñas, pero no las de azúcar que son muy grandes.
Si una membrana como la descrita separa dos líquidos, uno agua pura y otra, agua con azúcar, van a suceder varias cosas muy bonitas asi como deportivas:
- Debido a la temperatura, las moléculas se mueven de un lado para otro. Las moléculas de agua pasan por los poros en ambas direcciones: de la zona de agua pura a la de agua con azúcar y viceversa.
- Las moléculas de azúcar también se mueven, pero al no poder atravesar la membrana, rebotarán en ella, aunque algunas, momentáneamente obstruyan los poros. Un detalle importante: se obstruyen los poros del lado del azúcar (alta concentración), por lo que taponan el paso del agua.
- En la zona de agua, baja concentración, todas las moléculas que llegan a los poros son de agua y la atraviesan.
- En la zona de alta concentración llegan a los poros moléculas de agua y moléculas de azúcar; por tanto, habrá menos moléculas de agua capaces de atravesar la membrana hacia la zona del agua.
El resultado final es que aunque el agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración y viceversa, hay más moléculas de agua que pasan desde la zona de baja concentración a la de alta.
Dicho de otro modo, dando el suficiente tiempo, parte del agua de la zona sin azúcar habrá pasado a la de agua con azúcar. El agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración.
[editar] Ósmosis inversa
Lo descrito hasta ahora es lo que ocurre en situaciones normales, en las que los dos lados de la membrana están a la misma presión; si se aumenta la presión del lado de mayor concentración, puede lograrse que el agua pase desde el lado de alta concentración al de baja concentración.
Se puede decir que se está haciendo lo contrario de la ósmosis, por eso se llama ósmosis inversa. Téngase en cuenta que en la ósmosis inversa a través de la membrana semipermeable sólo pasa agua. Es decir, el agua de la zona de alta concentración pasa a la de baja concentración. Pasa sólo agua.
Si la alta concentración es de sal, por ejemplo agua marina, al aplicar presión, el agua del mar pasa al otro lado de la membrana. Sólo el agua, no la sal. Es decir, el agua se ha hecho potable. La ósmosis inversa es, por ello, una de las formas de potabilizar el agua.
Mediante este procedimiento es posible obtener agua potable partiendo de una fuente de agua salobre (menos de 15.000 microsiemens/cm de conductividad eléctrica) o de agua de mar, que en condiciones normales puede tener entre 20.000 y 55.000 microsiemens/cm de conductividad.
La medida de la conductividad del agua da una indicación de la cantidad de sales disueltas que contiene, dado que el agua pura no es conductora de la electricidad.
Otro ejemplo: Se tiene agua con contaminante "X" cuyas moléculas tienen un tamaño de "Y" micras, siendo "Y" mayor que el tamaño de la molécula de agua. Si se busca una membrana semipermeable que deje pasar moléculas de tamaño de las del agua pero no de "Y", al aplicar presión (ósmosis inversa) se obtendrá agua sin contaminante.
[editar] Experimento ilustrativo de ósmosis
Para ello podemos realizar una experiencia, consistente en llenar una bolsa de celofán, con una solución de agua y azúcar común; la boca de la bolsa debe quedar herméticamente cerrada. En estas condiciones, se le sumerge en un recipiente que contenga agua.
El celofán cumple el papel de una membrana y la característica que presenta es la de no permitir el paso de las moléculas de azúcar en la solución, lo cual significa que es impermeable al azúcar. Por el contrario, deja pasar con facilidad las moléculas de agua, o sea, es permeable a ella. Las membranas que presentan este comportamiento reciben el nombre de semipermeables. De acuerdo a lo anterior, en nuestro experimento, podemos obsevar, que en un comienzo la membrana de celofán se encuentra distendida, pero poco después, se tensa hasta quedar rígida. Esto es consecuencia de la difusión del agua a través de la membrana, desde el recipiente hacia el interior de la bolsa. Este fenómeno se lo conoce como ósmosis u osmosis.
