Presión osmótica
Wilmer deja unas rodajas de papa en agua con mucha sal. Al rato están arrugadas y blandas. Nadie las apretó ni las calentó: ¿qué las vació? Y al revés, ¿por qué una papa puesta en agua pura se pone dura e hinchada? Para responder necesitas una propiedad coligativa más: la presión osmótica. Al final de la página volverás a las rodajas de Wilmer.
Ósmosis y membrana semipermeable
Una membrana semipermeable deja pasar las moléculas pequeñas del solvente (el agua) pero frena las partículas del soluto (iones, azúcares, proteínas). Las membranas de las células vivas se comportan así.
El agua se mueve en los dos sentidos, pero pasa más desde el lado con más agua libre (el diluido) que desde el lado con menos (el concentrado). El resultado neto es que la solución concentrada se va diluyendo.
Si el recipiente de la solución concentrada está cerrado o el nivel no puede subir, el agua que entra empuja. Esa fuerza por unidad de área es lo que se mide.
La presión osmótica es una propiedad coligativa: depende de cuántas partículas hay disueltas, no de qué partículas son.
Define qué es la ósmosis y qué es una membrana semipermeable. Indica en qué sentido se desplaza el agua cuando una solución concentrada y otra diluida están separadas…
Define qué es la ósmosis y qué es una membrana semipermeable. Indica en qué sentido se desplaza el agua cuando una solución concentrada y otra diluida están separadas por una membrana de este tipo. Explica además qué es la presión osmótica.
La ecuación π = MRT
Para soluciones diluidas, la presión osmótica se comporta como la presión de un gas: más partículas por litro y más temperatura, más presión. De ahí su forma, parecida a $PV = nRT$. Como $n/V = M$:
Escribe la ecuación de la presión osmótica $\pi = MRT$ e identifica cada símbolo con su unidad. Luego calcula la presión osmótica de una solución de un no electrolito…
Escribe la ecuación de la presión osmótica $\pi = MRT$ e identifica cada símbolo con su unidad. Luego calcula la presión osmótica de una solución de un no electrolito $0{,}10$ M a $27\ °\text{C}$.
Se disuelven $9$ g de glucosa ($M = 180$ g/mol) en agua hasta completar $500$ mL de solución. Calcula la molaridad y la presión osmótica de la solución a $25\ °\text{C}$.
Se disuelven $9$ g de glucosa ($M = 180$ g/mol) en agua hasta completar $500$ mL de solución. Calcula la molaridad y la presión osmótica de la solución a $25\ °\text{C}$.
Electrolitos: contar partículas
En $\pi = MRT$, $M$ es la concentración de todas las partículas disueltas. Un no electrolito como la glucosa no se rompe: un mol de glucosa da un mol de partículas. Un electrolito como el NaCl se disocia por completo:
$$\text{NaCl} \longrightarrow \text{Na}^+ + \text{Cl}^-$$Un mol de NaCl da 2 mol de partículas. Para $\text{CaCl}_2$ serían 3.
A veces el problema da la presión y pide la concentración: se despeja $M = \dfrac{\pi}{RT}$.
El suero fisiológico es una solución de NaCl al $0{,}9\ \%$ en masa y volumen, es decir, $9$ g de NaCl por litro de solución. Considera que el NaCl ($M = 58{,}5$ g/mol)…
El suero fisiológico es una solución de NaCl al $0{,}9\ \%$ en masa y volumen, es decir, $9$ g de NaCl por litro de solución. Considera que el NaCl ($M = 58{,}5$ g/mol) se disocia por completo. Calcula la concentración total de partículas y la presión osmótica del suero a $37\ °\text{C}$. Explica por qué no se puede inyectar agua destilada en una vena, tomando en cuenta lo que le ocurriría a los glóbulos rojos.
Un laboratorio necesita una solución de glucosa ($M = 180$ g/mol) que tenga una presión osmótica de $7{,}6$ atm a $37\ °\text{C}$, para que sea isotónica con la sangre.…
Un laboratorio necesita una solución de glucosa ($M = 180$ g/mol) que tenga una presión osmótica de $7{,}6$ atm a $37\ °\text{C}$, para que sea isotónica con la sangre. Calcula la molaridad que debe tener y la masa de glucosa necesaria para preparar $500$ mL de esa solución.
Hipotónico, isotónico, hipertónico
Para comparar un medio con el interior de una célula se usan tres palabras:
| Medio externo respecto de la célula | Nombre | El agua... | La célula... |
|---|---|---|---|
| Menos concentrado | Hipotónico | entra | se hincha (puede reventar) |
| Igual concentración | Isotónico | entra y sale igual | no cambia |
| Más concentrado | Hipertónico | sale | se arruga y pierde agua |
Por eso el suero fisiológico es isotónico con la sangre: los glóbulos rojos conservan su forma. En agua destilada (hipotónica) el agua entraría a los glóbulos rojos y los reventaría; por eso nunca se inyecta agua pura en una vena. En una solución muy salada (hipertónica) se encogerían.
Wilmer corta unas rodajas de papa y las deja un rato en agua con mucha sal. Observa que las rodajas se arrugan y se vuelven blandas. Explica hacia dónde se movió el agua…
Wilmer corta unas rodajas de papa y las deja un rato en agua con mucha sal. Observa que las rodajas se arrugan y se vuelven blandas. Explica hacia dónde se movió el agua y por qué ocurrió. Indica si el medio con sal es hipotónico o hipertónico respecto de las células de la papa.
Aplicaciones: quinua en suelos salinos y ósmosis inversa
Plantas en suelos con sales. Las raíces absorben agua solo si su jugo celular tiene mayor presión osmótica que la solución del suelo. En los suelos salinos cercanos al salar de Uyuni, si el suelo es más concentrado que la raíz, el agua sale de la planta y esta se marchita aunque el suelo esté húmedo. La quinua es de las pocas plantas que resiste bien estas condiciones.
Ósmosis inversa. Si aplicas sobre la solución salada una presión mayor que su $\pi$, inviertes el flujo: el agua sale de la solución concentrada hacia el lado de agua pura, dejando atrás las sales. Así se potabiliza agua salobre. La presión mínima que debe dar la bomba es igual a la $\pi$ de la solución que se quiere purificar; en la práctica, algo más.
En una comunidad cercana al salar de Uyuni se cultiva quinua en un suelo con sales. El jugo celular de las raíces tiene una concentración total de solutos de $0{,}30$…
En una comunidad cercana al salar de Uyuni se cultiva quinua en un suelo con sales. El jugo celular de las raíces tiene una concentración total de solutos de $0{,}30$ mol/L. Considera una temperatura de $20\ °\text{C}$ y analiza dos casos. En el primero, la solución del suelo es de NaCl $0{,}50$ M, totalmente disociado. En el segundo, es de NaCl $0{,}05$ M. Calcula la presión osmótica del jugo celular y la de la solución del suelo en cada caso. Argumenta hacia dónde se mueve el agua en cada situación y qué consecuencias tiene para la planta.
En una comunidad del Altiplano se evalúa una planta de ósmosis inversa para obtener agua potable. Como modelo, una de las fuentes es un agua salobre con $0{,}60$ mol/L…
En una comunidad del Altiplano se evalúa una planta de ósmosis inversa para obtener agua potable. Como modelo, una de las fuentes es un agua salobre con $0{,}60$ mol/L de NaCl, totalmente disociado. Otra fuente es un pozo con $0{,}02$ mol/L de NaCl. Calcula la presión osmótica de ambas aguas a $25\ °\text{C}$. Explica qué significa que la ósmosis sea «inversa» y cuál es la presión mínima que debe aplicar la bomba en cada caso. Decide si una bomba que entrega $20$ atm sirve para cada fuente, y justifica tu decisión.