Comprendere l'osmosi e la pressione osmotica nelle soluzioni

Concetto di osmosi

L'osmosi è la diffusione esclusiva di acqua attraverso la membrana selettivamente permeabile, ovvero consiste nel continuo movimento di acqua=solvente attraverso una membrana che non ammette alcun passaggio di soluti, in direzione dell'annullamento del gradiente di concentrazione tra le 2 regioni, per il raggiungimento di una situazione di equilibrio.

Esempi di osmosi

Immaginiamo un primo caso in cui abbiamo due contenitori A e B, e il livello d'acqua nei 2 contenitori è diverso: c'è meno acqua in A e più acqua in B, quindi possiamo affermare che tra le due regioni A e B esiste un gradiente, ossia una differenza che in questo caso è una differenza nella quantità d'acqua. Poiché la membrana che separa le due regioni è permeabile all'acqua, la differenza, ovvero il gradiente viene annullato nel momento in cui il livello d'acqua si stabilizza tra le due regioni. Ora, immaginiamo un secondo caso in cui il livello d'acqua tra le due regioni è lo stesso, ma queste contengono due soluti (=due sostanze disciolte in acqua) che sono presenti in quantità diverse: la concentrazione del soluto x è maggiore in B, perché magari abbiamo solo "1 pallina di soluto" in A e 3 in B. Poiché in natura tutto tende all'equilibrio e in questo caso la situazione più equilibrata è quella che porta ad assegnare alle due regioni lo stesso livello di concentrazione della sostanza, dobbiamo aspettarci che il gradiente rappresentato venga in qualche modo annullato. La soluzione più semplice è quella di portare una delle "palline di soluto" dalla regione B alla regione A, ma, purtroppo, la nostra membrana è permeabile solo all'acqua e non lascia passare il soluto: in tale condizione è l'acqua a dover spostarsi ed andare a diluire la soluzione più concentrata, quella B, sino ad un livello di concentrazione che sia pari a quello della regione A: abbiamo, anche in questo caso, annullato il gradiente di concentrazione.

Pressione osmotica

Dobbiamo introdurre il concetto di pressione osmotica: chiamiamo pressione osmotica la pressione che deve essere applicata alla soluzione più concentrata per evitare che si verifichi la diffusione dell'acqua in quella regione, questa pressione osmotica, di fatto, ci fornisce una misura indiretta della forza che spinge in direzione dell'annullamento del gradiente.

Concentrazione e pressione osmotica

La pressione osmotica in natura non viene applicata dalla cellula, perché la cellula lascia che si verifichi ; la valutazione della pressione osmotica è solo un meccanismo ideato dagli studiosi per avere un'idea della intensità del gradiente di concentrazione. E' chiaro ora che la pressione osmotica riflette direttamente il livello di concentrazione di una soluzione: se per una regione è registrata una elevata pressione osmotica che quella regione sarà molto concentrata, se la pressione osmotica è bassa anche la concentrazione sarà bassa, se la pressione osmotica tra le due regioni è la stessa non ci sarà differenza di concentrazione tra le due.

Soluzioni isotoniche e ipertoniche

Confrontando la pressione osmotica dell'ultimo esempio avremo che: •se A e B avessero avuto la stessa concentrazione, allora A = B e le 2 soluzioni sarebbero isotoniche l'una rispetto all'altra, avrebbero, ripeto, pari concentrazione. •B è la regione più concentrata rispetto ad A, perciò B > A e quindi la soluzione B, più concentrata, è ipertonica rispetto a A, mentre A, meno concentrata, è ipotonica rispetto a B. Una soluzione allo 0,9% di NaCl è chiamata soluzione fisiologica perché ha la stessa dei fluidi corporei ( = 7,8 bar). Una cellula ematica in soluzione ipertonica si raggrinzisce, perché l'acqua esce dalla cellula e va a diluire la soluzione in cui il corpo è immerso; invece, in una soluzione può gonfiarsi sino a scoppiare, perché l'acqua della soluzione si muove entrando nella cellula per diluirla e così abbassare la sua (della cellula) concentrazione.