Esercizi: Pressione osmotica

Spiega che cosa è l'osmosi.

1. a) Definisci membrana semipermeabile e indica il verso del flusso netto di solvente.
2. b) Definisci la pressione osmotica.

Una soluzione acquosa di glucosio ha concentrazione $0{,}300\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}$ a $25\text{ °C}$.

1. a) Scrivi la relazione di van 't Hoff $\Pi = iMRT$.
2. b) Calcola la pressione osmotica in atm ($R = 0{,}08206\text{ L}\cdot\text{atm}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$).

Una soluzione di $\mathrm{NaCl}$ ha concentrazione $0{,}154\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}$ (soluzione fisiologica) a $37\text{ °C}$.

1. a) Calcola la concentrazione totale di particelle disciolte, con $i = 2$.
2. b) Calcola la pressione osmotica in atm ($R = 0{,}08206\text{ L}\cdot\text{atm}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$).

Si sciolgono $1{,}50\text{ g}$ di una proteina in acqua fino a $100{,}0\text{ mL}$ di soluzione; a $25\text{ °C}$ la pressione osmotica è $0{,}0120\text{ atm}$.

1. a) Calcola la molarità della soluzione.
2. b) Determina la massa molare della proteina ($R = 0{,}08206\text{ L}\cdot\text{atm}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$).

Un globulo rosso viene posto in tre soluzioni: acqua distillata, soluzione di $\mathrm{NaCl}$ $0{,}9\%$ in massa (isotonica) e soluzione di $\mathrm{NaCl}$ $5\%$ in massa.

1. a) Descrivi che cosa accade alla cellula in ciascun caso, usando i termini ipotonica, isotonica, ipertonica.
2. b) Spiega il fenomeno in termini di flusso netto d'acqua.

Quale pressione minima occorre applicare per dissalare per osmosi inversa acqua di mare approssimabile a una soluzione $0{,}60\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}$ di $\mathrm{NaCl}$ a $20\text{ °C}$?

1. a) Calcola la pressione osmotica con $i = 2$ ($R = 0{,}08206\text{ L}\cdot\text{atm}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$).
2. b) Spiega il principio dell'osmosi inversa.

Si dispone di una soluzione di un polimero in toluene a $27\text{ °C}$. Misurando l'altezza di colonna di liquido all'equilibrio osmotico per tre concentrazioni, si ottengono pressioni osmotiche: $c = 2{,}0\text{ g}\cdot\text{L}^{-1}$, $\Pi = 0{,}0010\text{ atm}$; $c = 4{,}0\text{ g}\cdot\text{L}^{-1}$, $\Pi = 0{,}0022\text{ atm}$.

1. a) Calcola $\Pi/c$ nei due casi e spiega perché non è costante.
2. b) Estrapola linearmente $\Pi/c$ a $c \to 0$ e ricava la massa molare del polimero ($R = 0{,}08206\text{ L}\cdot\text{atm}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$).
3. c) Spiega perché l'osmometria è adatta alle macromolecole mentre la crioscopia no.

Una soluzione di glucosio $0{,}300\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}$ è separata da una soluzione di $\mathrm{NaCl}$ $0{,}150\text{ mol}\cdot\text{L}^{-1}$ da una membrana permeabile solo all'acqua, a $25\text{ °C}$ (trascura la non idealità, $i = 2$ per $\mathrm{NaCl}$).

1. a) Determina se esiste flusso netto di solvente e in quale verso.
2. b) Calcola la pressione osmotica efficace ($R = 0{,}08206\text{ L}\cdot\text{atm}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$).
3. c) Discuti che cosa cambierebbe se la membrana fosse permeabile anche al glucosio.

Un albero alto $30\text{ m}$ deve sollevare acqua dalle radici alle foglie. Si supponga che l'osmosi fornisca la pressione necessaria per vincere la pressione idrostatica ($\rho = 1{,}00\cdot 10^{3}\text{ kg}\cdot\text{m}^{-3}$, $g = 9{,}81\text{ m}\cdot\text{s}^{-2}$).

1. a) Calcola la pressione idrostatica di una colonna d'acqua di $30\text{ m}$, in atm ($1\text{ atm} = 101.325\text{ Pa}$).
2. b) Calcola la concentrazione molare di un soluto non elettrolita a $20\text{ °C}$ che produce tale pressione osmotica ($R = 0{,}08206\text{ L}\cdot\text{atm}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$).
3. c) Discuti perché la sola osmosi radicale non basta a spiegare il trasporto nei vasi xilematici più alti e quale altro meccanismo interviene.