L’osmosi

Se poniamo in un recipiente separato da una membrana impermeabile una soluzione colorata, ad esempio di solfato di rame, e dall’altro lato un ugual volume di acqua distillata osserviamo che, dopo aver eliminato la membrana impermeabile che separa i due compartimenti, il colore blu inizierà a distribuirsi uniformemente in tutto il recipiente.

Dopo un certo tempo non si osserverà differenza di colore: si avrà una colorazione blu meno intensa di quella inizialmente presente nel primo compartimento: tale fenomeno è detto diffusione ed è causato dal movimento disordinato in tutte le direzioni di tutte le molecole della soluzione.

Infatti le molecole di soluto, inizialmente presenti nel primo compartimento e assenti nel secondo, dopo l’eliminazione della membrana si distribuiscono uniformemente  fino all’ottenimento di una soluzione omogenea come conferma l’uniforme colorazione blu.

Pertanto: nel fenomeno della diffusione, le molecole più abbondanti in una certa regione della soluzione tendono a distribuirsi uniformemente in tutto lo spazio disponibile, migrando dalla regione a maggior concentrazione verso quella a minore concentrazione fino all’ottenimento di una soluzione omogenea.  

Se conduciamo la stessa esperienza separando i due comparti con una membrana semipermeabile, che presenta la proprietà di farsi attraversare dalle molecole del solvente (acqua) ma non da quelle del soluto si osserverà un altro interessante fenomeno: se, ad esempio nel primo compartimento viene posta una soluzione a una certa concentrazione e nel secondo compartimento una soluzione a concentrazione  maggiore, il livello della soluzione nel secondo compartimento aumenterà mentre quello della soluzione del primo compartimento diminuirà. Ciò indica che dell’acqua è passata dal compartimento a minore concentrazione a quello a maggiore concentrazione.

Se l’esperienza viene ripetuta cambiando di volta in volta il tipo di soluzione o la sua concentrazione si nota che in ogni caso si ha passaggio di acqua dal compartimento contenente la soluzione a minore concentrazione verso quello a maggiore concentrazione fino a quando la concentrazione diviene uguale in entrambi i compartimenti.

Se, infine, da una parte della membrana c’è acqua pura e, dall’altra, una soluzione acquosa, e frapponiamo una membrana semipermeabile tale da avere pori sufficientemente grandi da permettere il passaggio delle piccole molecole di solvente, ma tanto piccoli da impedire il passaggio di molecole di soluto, la concentrazione nei due compartimenti non potrà mai diventare uguale ma comunque l’acqua si muoverà dal compartimento in cui è allo stato puro al compartimento contenente la soluzione

osmosi diretta

Il fenomeno del passaggio di acqua pura attraverso una membrana semipermeabile viene detto osmosi. Il fenomeno dell’osmosi era già conosciuto dai tempi antichi e solo nel 1784  l’abate Nollet  lo mise in evidenza in modo scientifico.

La pressione che bisogna esercitare per impedire l’osmosi viene detta pressione osmotica. Il fenomeno dell’osmosi si può osservare quando si mettono dei globuli rossi nell’acqua pura,  in una soluzione salina concentrata o in una soluzione avente la stessa concentrazione rispetto a quella contenuta nel globulo rosso.

Nel primo caso i globuli rossi che sono racchiusi in una membrana semipermeabile naturale si rompono fino a lacerarsi (emolisi) dal momento che l’acqua attraversa la membrana penetrando in essa mentre nel secondo caso i globuli rossi si raggrinziscono perché l’acqua contenuta in essi passa nella soluzione esterna che è più concentrata.

Nell’ultimo caso l’acqua che fuoriesce dal globulo è pari alla quantità che entra.

globuli rossi

 Se due soluzioni liquide sono separate da una membrana si possono verificare tre casi:

  • La prima soluzione è più diluita della seconda: in tal caso si parla di soluzione ipotonica
  • La prima soluzione è più concentrata della seconda: in tal caso si dice ipertonica
  • Le due soluzioni hanno la stessa concentrazione molare: in tal caso sono dette isotoniche

osmosi

La pressione che bisogna esercitare per impedire l’osmosi viene detta pressione osmotica. Pfeffer e vant’Hoff hanno verificato leggi, parallele a quelle applicate nei gas che esprimono la pressione osmotica in funzione della concentrazione e della temperatura:

π = CRT x i

dove  C è la concentrazione della soluzione, R la costante universale dei gas, T la temperatura espressa in gradi Kelvin, i è l’indice di vant’Hoff che per i non elettroliti vale uno mentre per i non elettroliti è pari al numero di ioni formati.

Le fleboclisi sono costituite da soluzioni fisiologiche ovvero da soluzioni che contengono una concentrazione di soluti, tale che la loro pressione osmotica sia la stessa di quella presente all’interno dei globuli rossi (soluzioni isotoniche)  per evitare che questi si rigonfino o si raggrinziscano. I fenomeni osmotici avvengono anche nelle cellule vegetali e presentano una particolare importanza nella vita delle piante.

Per esempio, le radici assorbono l’acqua dal terreno per osmosi in quanto all’interno delle loro cellule si ha una soluzione più concentrata.

Successivamente si verifica una migrazione da cellula a cellula e l’acqua raggiunge i vasi conduttori che a loro volta la distribuiscono al resto della pianta.

A differenza di quanto avviene per i globuli rossi l’ingresso dell’acqua per osmosi nelle cellule delle piante non provoca la loro lacerazione perché alla pressione osmotica che così si crea si oppone la resistenza della parete cellulare che nelle cellule delle piante circonda la membrana cellulare. Anzi, la pressione esercitata dall’acqua contro la parete cellulare fa inturgidire la cellula che diventa più rigida e concorre al sostentamento della pianta.

Viceversa una carenza di acqua fa perdere alle cellule della pianta il loro turgore e, di conseguenza, la pianta avvizzisce.

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Author: Chimicamo

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