Fenomenul de osmoza - Legile presiunii osmotice

Fenomenul de osmoza - Legile presiunii osmotice

Osmoza este fenomenul fizic de amestecare a doua solutii cu concentratiidiferite,separate printr-o membrane semipermeabila care permite trecerea solventului dar se opune traversarii substantelor dizolvate.

Daca punem in contact,printr-o membrana semipermabila ,intr-un vas ,o solutie (zahar in apa) si soloventul pur ( apa ) ,se constata un fenomen de difuzie in care particulele substantei dizolvate se distribuie uniform in toata masa solventului.Apa trece prin membrana semipermeabila in solutie si dupa trecerea unui interval de timp ,nivelul acesteia se ridica la inaltimea h.Aceasta dovedeste ca,in compartimentul din dreapta ,exista o presiune ,numita presiune osmotica,egala cu presiunea hidrostatica coloanei de lichid.

Fenomenul prezent este cunoscut si ca osmoza directa.Exista si osmoza inversa care apare atunci cand membrane semipermeabila separa doua solutii de concentratii diferite si asupra solutiei mai concentrate se exercita din exterior o presiune foarte mare ceea ce determina trecerea moleculelor de solvent prin membrana ,de la solutia mai concentrate la cea mai diluata

Solutia ilustreaza tendinta naturala a tuturor sistemelor de a-si mari entropia starea de dezordine)

Legile presiunii osmotice pentru solutii diluate si neelectrolitice

Aceste legi se pot enunta astfel:

a.     La temperatura constanta ,presiunea osmotica Π a unei solutii de zahar in apa creste proportional cu concentratia solutiei.

Concentratia ,fiind invers proportionala cu volumul,aceasta lege se poate scrie sub forma legii Boyle-Mariotte

Π * V = constant

b.     pentru o concentratie constanta si masa molara data,presiunea osmotica variaza cu temperatura conform legii lui Gay-Lussac,astfel ca la marirea temperaturii de 1 grad C

c.      pentru temperature constanta si concentratie constanta,presiunea osmotica este invers proportionala cu masa molara a solutiei.

Cele trei legi sunt continute in legea Van't Hoff:presiunea osmotica a unei solutii este egala cu presiunea pe care ar exercita-o substanta dizolvata daca ar fi in stare gazoasa si ar ocupa un volume gal cu al solutiei:

Π * V = nRT

Π * V = m/μ R T

Relatiile sunt identice cu ecuatia de stare a gazelor ideale. V este volumul solutiei n este numarul molilor de substanta dizolvata, μ masa milara si m - masa solvitului.Ele pun in evidenta faptul ca presiunea osmotica a unei solutii nu depinde de natura particulelor ci numai de concentratia,temperature si masa molara a solutiei.In plus,ea permite determinarea masei molare pe baza masurarii presiunii osmotice:

Π = m * R * T / Π * V

Presiunea osmotica a solutiilor electrolitice

Datorita disocierilor,presiunea osmotica este mai mare decat eca data de relatia Π * V = m/μ R T si anume :

Π = Cm * R * T(1 - α + p * α ) unde :

C m = C / μ reprezinta concentratia molara :

- gradul de disociere al moleculelor

p - numarul de ioni in care se disociaza o molecula

Pentru solutiile macromoleculare presiunea osmotica etse data de relatia

Π = C / μ * R * T + B * C ²

B - fiind o constanta care depinde de intensitatea fortelor de interactiune dintre moleculele solvitului si solventului

In cazul aceluiasi solvent ,doua solutii,diferite ,la aceleasi concentratii si la aceiasi temperature,au presiuni osmotice egale si de aceea sunt numite izotonice.Solutiile ce presiuni osmotice mai mari - comparatv cu altele - se numesc hipertonice iar cele cu presiuni osmotice mai mici,hipotonice.

Importanta difuziei si osmozei in viata plantelor

Difuzia si osmoza - fenomene fizice - explica o serie de procese fiziologice care au loc la nivelul celulelor. Prin aceasta ele contribuie la intelegereaunor procese complexe cum ar fi absorbtia apei de catre perisorii absorbanti ai radacinilor plantelor,transportul apei in corpul plantelor,transpiratia etc.

Cunoasterea lor serveste la stabilirea momentelor optime de udare si a normelor de apa necesare pentru diverse culturi agricole.

Patrunderea apei in celulele vii este conditionata de permeabilitatea membranelor plasmatice si se explica in principalprin intermediul fenomenului de osmoza

Membranele plasmatice ale celulei prezinta semipermebilitate relative si selective permitand atat trecerea apei cat si a unor substante dizolvate in apa Pentru a absorbi apa,celulele trebuie sa se afle intr-un mediu mai diluat decat sucul vacuolar,adica solutia externa sa fie hipotonica comparative cu sucul vacuolar.In acest fel se creeaza un curent endosmotic ,de patrundere a apei in celula vegetala.In caz contrar,cand solutia externa este hipertonica fata de sucul vacuolar ,ia nastere un curent exosmotic -apa iese din celula vegetala

Apa patrunsa in celula prin endosmoza supune membrane interna intinderii iar celula se gaseste in stare de turgescenta.Daca endosmoza continua iar limita de rezistenta a membranei este depasita ,are loc fenomenul de citoliza (celula se sparge si moare ) .Fenomenul de exosmoza conduce la micsorarea volumului celulei si la desprinderea plasmalemei de membrane celulozica