Osmosi

L’osmosi è il movimento di un solvente attraverso una membrana semipermeabile verso una maggiore concentrazione di soluto (concentrazione inferiore di solvente). Nei sistemi biologici, il solvente è tipicamente acqua, ma l’osmosi può verificarsi in altri liquidi, liquidi supercritici e persino gas.

Quando una cellula è immersa in acqua, le molecole d’acqua passano attraverso la membrana cellulare da un’area di bassa concentrazione di soluto ad alta concentrazione di soluto. Ad esempio, se la cellula è immersa in acqua salata, le molecole d’acqua escono dalla cellula., Se una cellula è immersa in acqua dolce, le molecole d’acqua si muovono nella cellula.

Quando la membrana ha un volume di acqua pura su entrambi i lati, le molecole d’acqua passano dentro e fuori in ogni direzione esattamente alla stessa velocità. Non c’è flusso netto di acqua attraverso la membrana.,

Il meccanismo responsabile per la guida di osmosi è comunemente rappresentato in biologia e chimica, testi come la diluizione dell’acqua da parte di soluto (con conseguente riduzione della concentrazione di acqua maggiore concentrazione di soluto lato della membrana e quindi una diffusione dell’acqua lungo un gradiente di concentrazione) o da un soluto di attrazione per l’acqua (con conseguente meno acqua libera sulla maggiore concentrazione di soluto lato della membrana e quindi in rete del movimento delle acque verso il soluto). Entrambe queste nozioni sono state confutate in modo conclusivo.,

Il modello di diffusione dell’osmosi è reso insostenibile dal fatto che l’osmosi può guidare l’acqua attraverso una membrana verso una maggiore concentrazione di acqua. Il modello “acqua legata” è confutato dal fatto che l’osmosi è indipendente dalla dimensione delle molecole di soluto—una proprietà colligativa—o da quanto sono idrofile.,

È difficile descrivere l’osmosi senza una spiegazione meccanica o termodinamica, ma essenzialmente c’è un’interazione tra il soluto e l’acqua che contrasta la pressione che altrimenti le molecole di soluto libero eserciterebbero., Un fatto di cui prendere atto è che il calore proveniente dall’ambiente circostante può essere convertito in energia meccanica (aumento dell’acqua).

Molte spiegazioni termodinamiche vanno nel concetto di potenziale chimico e come la funzione dell’acqua sul lato della soluzione differisce da quella dell’acqua pura a causa della maggiore pressione e della presenza del soluto che contrasta in modo tale che il potenziale chimico rimanga invariato., Il teorema viriale dimostra che l’attrazione tra le molecole (acqua e soluto) riduce la pressione, e quindi la pressione esercitata dalle molecole d’acqua l’una sull’altra in soluzione è inferiore rispetto all’acqua pura, consentendo all’acqua pura di “forzare” la soluzione fino a quando la pressione raggiunge l’equilibrio.

La pressione osmotica è la principale causa di supporto in molte piante. L’ingresso osmotico dell’acqua aumenta la pressione del turgore esercitata contro la parete cellulare, fino a quando non è uguale alla pressione osmotica, creando uno stato stazionario.,

Quando una cellula vegetale viene posta in una soluzione ipertonica rispetto al citoplasma, l’acqua esce dalla cellula e la cellula si restringe. In tal modo, la cellula diventa flaccida. In casi estremi, la cellula diventa plasmolizzata-la membrana cellulare si disinnesta con la parete cellulare a causa della mancanza di pressione dell’acqua su di essa.

Quando una cellula vegetale viene posta in una soluzione ipotonica rispetto al citoplasma, l’acqua si muove nella cellula e la cellula si gonfia per diventare turgida.

L’osmosi è responsabile della capacità delle radici delle piante di attingere acqua dal terreno., Le piante concentrano i soluti nelle loro cellule radicali mediante trasporto attivo e l’acqua entra nelle radici per osmosi. L’osmosi è anche responsabile del controllo del movimento delle cellule di guardia.

L’osmosi può essere dimostrata quando le fette di patate vengono aggiunte a una soluzione salina elevata. L’acqua dall’interno della patata si sposta verso la soluzione, facendo sì che la patata si riduca e perda la sua “pressione del turgore”. Più concentrata è la soluzione salina, maggiore è la differenza di dimensioni e peso della fetta di patata.

In ambienti insoliti, l’osmosi può essere molto dannosa per gli organismi., Ad esempio, i pesci d’acquario d’acqua dolce e salata posti in acqua di salinità diversa da quella a cui sono adattati moriranno rapidamente e, nel caso dei pesci d’acqua salata, drammaticamente. Un altro esempio di effetto osmotico dannoso è l’uso di sale da cucina per uccidere sanguisughe e lumache.

Supponiamo che una cellula animale o vegetale sia posta in una soluzione di zucchero o sale in acqua.

1. Se il mezzo è ipotonico rispetto al citoplasma cellulare, la cellula acquisirà acqua attraverso l’osmosi.,
2. Se il mezzo è isotonico – non ci sarà movimento netto di acqua attraverso la membrana cellulare.
3. Se il mezzo è ipertonico rispetto al citoplasma cellulare, la cellula perderà acqua per osmosi.

In sostanza, ciò significa che se una cella viene messa in una soluzione che ha una concentrazione di soluto superiore alla sua, si raggrinzirà, e se viene messa in una soluzione con una concentrazione di soluto inferiore alla sua, la cella si gonfierà e potrebbe persino scoppiare.

I giardini chimici dimostrano l’effetto dell’osmosi nella chimica inorganica.