Home

      Comment post English
x

Select your language

EnglishEspañol

Cómo afecta el potencial de presión a la ósmosis

View in slideshow mode

 

Cómo afecta el potencial de presión a la ósmosis

 

Photos in this album: 9

 

1. Se llena un recipiente con agua y se obtienen dos mitades con una misma cantidad de agua, separadas por una membrana semipermeable. En ambas mitades hay agua pura sin solutos, es decir, 100% de concentración de agua, y por lo tanto, potencial osmótico Ψs = 0 MPa. Asimismo, como el agua está distribuida uniformemente por todo el recipiente, la cantidad de agua es exactamente la misma en ambas mitades del recipiente. Al ser el potencial osmótico nulo en las dos mitades, no hay ósmosis y el agua no fluye. Además, ni el recipiente ni la membrana semipermeable ejercen presión sobre el agua, entonces por todas esas razones, el potencial hídrico Ψ también es cero Ψ = 0 MPa. Cabe destacar que cuando el agua no tiene solutos disueltos y es pura, el potencial osmótico es 0 MPa.
 
Antes de continuar, es necesario aclarar que el potencial hídrico Ψ se mide en pascales (el pascal es una unidad de presión, dada la presión que ejerce el agua de una solución con mayor potencial hídrico sobre el agua de una solución con menor potencial hídrico). El pascal es una unidad de presión, y se la puede definir como la presión que ejerce una fuerza de 1 Newton sobre una superficie de 1 m2. El Newton es la unidad de fuerza en física. En física, la fuerza es lo que origina los movimientos de los cuerpos, o lo que genera el cambio de velocidad de los objetos en movimiento (aceleración). En este caso, el potencial hídrico se mide en pascales, porque se refiere a la presión que puede ejercer potencialmente el agua con mayor concentración de agua sobre la solución con menor concentración de agua (como se verá a continuación cuando se disuelva sal). Debido a que los valores obtenidos en Pascales son muy grandes, se utilizan MegaPascales (Mega es el prefijo de 1 millón) para obtener números de cifras más pequeñas y fáciles de manipular.

Otra cosa que también vale aclarar, es que el símbolo Ψ utilizado es la letra griega psi.
 
 
2. A continuación, se disuelve sal en las dos mitades del recipiente y se forman dos soluciones de agua con sal, separadas por la membrana semipermeable del recipiente.

Entonces, la concentración de agua en la solución izquierda es de 90% y la concentración de sal es de 10%, mientras que en la solución derecha la concentración de agua es de 70% y la concentración de sal es de 30%. La sal reduce al potencial osmótico en la mitad izquierda del recipiente, de un valor de Ψs = 0 MPa a un valor de Ψs = -1 MPa. Esto le da a la solución izquierda un potencial hídrico de Ψ = -1 MPa. Mientras tanto, en la solución derecha la sal reduce al potencial osmótico de un valor de Ψs = 0 MPa a un valor de Ψs = -3 MPa. Esto le da a la solución derecha un potencial hídrico de Ψ = -3 MPa.

Como todavía, antes de empezar la ósmosis, la cantidad de agua es la misma en las dos mitades del recipiente (ambas mitades están llenas de solución de agua con sal), la membrana semipermeable todavía no ejerce presión sobre las soluciones y no afecta aún al movimiento del agua. Solamente lo afectará el potencial osmótico causado por la diferencia de concentración de sal disuelta entra la solución izquierda y la solución derecha.

Dado que -1 es mayor a -3, el agua fluirá de la solución izquierda del recipiente (mayor potencial hídrico, o sea Ψ = -1 MPa) a la solución derecha del recipiente (menor potencial hídrico, o sea Ψ = -3 MPa). Vale recordar que -1 MegaPascales equivalen a -1000 kiloPascales y -1.000.000 de Pascales, mientras que -3 MegaPascales equivalen a -3000 kiloPascales y -3.000.000 de Pascales.
 
 
3.
El agua fluye de la solución izquierda a la solución derecha, donde la concentración de agua es menor que del lado izquierdo. Además, como la concentración de sal (el soluto de la solución) es mayor del lado derecho, el potencial osmótico es por ende menor en la solución derecha.

Antes de empezar el flujo de agua por ósmosis, la cantidad de agua era igual de los dos lados. No confundir cantidad de agua con concentración, ya que concentración es la proporción expresada en porcentaje de agua en la solución, es decir qué porcentaje de la solución corresponde al agua y qué porcentaje a la sal. Luego de comenzado el proceso de ósmosis, la cantidad de agua es mayor del lado derecho, este aumento de agua genera la expansión de la membrana semipermeable del lado derecho.

Teóricamente, el agua debería dejar de fluir cuando las concentraciones de agua se igualaran en ambas soluciones. Sin embargo, esto no ocurre y el movimiento del agua se detiene mucho antes, cuando la concentración de agua en la solución izquierda se reduce a 85% y en la solución derecha aumenta a 75%. Lo que detiene al flujo del agua es la presión ejercida por la membrana semipermeable al expandirse a causa del agua adicional que penetra en la solución derecha y que requiere más espacio. Desde que comienza a fluir el agua por ósmosis, también va aumentando una fuerza de sentido contrario al movimiento del agua, una fuerza causada por la expansión de la membrana semipermeable. Cuando la expansión de la membrana semipermeable sea suficientemente grande como para ejercer una presión que se oponga a la presión ejercida por las moléculas de agua que se mueven hacia la solución derecha, el agua se detendrá. Esta fuerza opositora se debe a la oposición ejercida por la membrana semipermeable al expandirse debido al agua que penetra en la solución derecha, y sigue aumentando conforme penetra más agua, hasta llegar a un punto en el que la fuerza opositora ejercida por la membrana semipermeable es numéricamente suficiente como para contrarrestar a la presión causada por las moléculas de agua que entran a la solución derecha.

El sentido de la fuerza ejercida por la membrana semipermeable expandida es contrario, y por lo tanto de signo opuesto (positivo), al del movimiento del agua por ósmosis (signo negativo). Por ende, el agua se detendrá cuando la presión ejercida por la membrana semipermeable expandida sea suficientemente alta como para aumentar al potencial hídrico de la solución derecha hasta igualarlo al potencial hídrico de la solución izquierda. A partir de ese instante, el potencial hídrico de la mitad derecha pasa a ser -1,5 MPa.

Con el potencial hídrico se puede determinar hacia dónde se va a mover el agua a causa de la diferencia de concentración de agua y solutos entre dos medios líquidos (potencial osmótico), así como a causa de la presión ejercida sobre el agua por la membrana semipermeable expandida (potencial de presión).

En la suma que da forma al potencial hídrico, al componente o factor dependiente de la presión ejercida por la membrana semipermeable expandida se lo denomina potencial de presión. Es decir, que el potencial hídrico está formado por la suma del potencial osmótico y del potencial de presión. El potencial osmótico solamente puede tener valores negativos y un valor máximo de cero, mientras que el potencial de presión va a tener valores positivos y un valor mínimo de cero.

Potencial Hídrico = Potencial Osmótico + Potencial de Presión

Lo que también puede expresarse así:

Ψ = Ψs + Ψp
Donde Ψs representa al potencial osmótico (el sufijo s es por estar causado por solutos), y Ψp al potencial de presión.

Cuando comienza la ósmosis, los valores registrados son los siguientes:

  • En la mitad izquierda, Ψs = -1 MPa, Ψp = 0 MPa, por lo tanto Ψ = -1 MPa. Otra forma de representarlo es: Ψ = -1 MPa + 0 MPa = -1 MPa
  • En la mitad derecha, Ψs = -3 MPa, Ψp = 0 MPa, por lo tanto Ψ = -3 MPa. Otra forma de representarlo es: Ψ = -3 MPa + 0 MPa = -3 MPa

Entonces el agua fluirá de la zona de mayor potencial hídrico -1 MPa al de menor potencial hídrico -3 MPa.

A mitad del proceso de ósmosis, los valores registrados son los siguientes:

  • En la mitad derecha, Ψs = -2,7 MPa, Ψp = 0,5 MPa, por lo tanto Ψ = -2,2 MPa. Otra forma de representarlo es: Ψ = -2,7 MPa + 0,5 MPa = -2,2 MPa

El agua sigue fluyendo de la zona de mayor potencial hídrico -1,5 MPa al de menor potencial hídrico -2,2 MPa.

Conforme aumenta la concentración de agua del lado derecho, disminuye la concentración de sal en dicha solución derecha y por ende aumenta su potencial osmótico.

Cuando se detiene la ósmosis, los valores registrados son los siguientes:

  • En la mitad derecha, Ψs = -2,5 MPa, Ψp = 1 MPa, por lo tanto Ψ = -1,5 MPa. Otra forma de representarlo es: Ψ = -2,5 MPa + 1 MPa = -1,5 MPa

Ya no hay diferencia de potencial hídrico entre las dos mitades del recipiente, por lo tanto el agua deja de fluir.

La fuerza ejercida por la membrana semipermeable expandida que se opone a la entrada de agua adicional en la solución derecha, también es conocida como presión osmótica. La presión osmótica se define como la fuerza o presión necesaria para detener al flujo de agua causado por la ósmosis. Es decir, cuando se aplica una presión numéricamente suficiente pero opuesta a la presión ejercida por las moléculas de agua que fluyen de una zona de mayor potencial osmótico a otra de menor potencial osmótico, el movimiento del agua se detiene. La presión osmótica es numéricamente suficiente, pero de valor positivo opuesto al potencial osmóticol como para igualar al potencial hídrico de dos soluciones y detener así al flujo del agua por ósmosis (recordar que el potencial osmótico solamente puede tener valores negativos). 
 

<< Para aprender más sobre el fenómeno de la ósmosis, ir al artículo de Qué es ósmosis y qué la genera

 
Fuentes de la información:

Be the first to like it
Share


Follow Youbioit