Flusso di membrana e trasporti

OSMOSI

1. Un becker contenente acqua pura in cui la concentrazione

La concentrazione delle molecole di acqua è 100/100 (concentrazione massima).

Un becker contiene una soluzione in cui sono presenti le molecole di soluto sciolte nelle molecole di solvente. In una soluzione la concentrazione delle molecole di acqua è inferiore rispetto all'assenza di soluto. In una qualsiasi soluzione, intesa in senso chimico come costituita da un soluto e da un solvente (anche la più diluita), la concentrazione di acqua è sempre più bassa rispetto alla concentrazione delle molecole di acqua in assenza di soluzione, cioè in presenza di solvente puro.

Se considero due soluzioni, una a concentrazione 1 molare e l'altra a concentrazione 0,1 molare, l'acqua dove è più concentrata? L'acqua è più concentrata nella soluzione 0,1 molare. Questo perché la concentrazione delle molecole di acqua è maggiore nella soluzione più diluita. Le soluzioni a concentrazioni più elevate contengono un

minor quantitativo di acqua mentre le soluzioni meno concentrate contengono un maggior quantitativo di acqua. Se mi trovo davanti a questa situazione dirò che l'osmosi è la diffusione di acqua dalla soluzione meno concentrata di soluto e più concentrata di solvente a quella più concentrata di soluto e meno concentrata di solvente. Quindi, l'osmosi è la diffusione dell'acqua secondo il suo gradiente di concentrazione.

La forza che determina il flusso diffusionale, quindi la diffusione dell'acqua, va sotto il nome di PRESSIONE OSMOTICA. La pressione osmotica è la driving force che permette l'osmosi.

Possiamo parlare di osmosi se andiamo a considerare una membrana tale che mi faccia passare solo molecole di acqua e non di soluto. Se ho una membrana che mi fa passare soluto e solvente non potrò comprendere a pieno il fenomeno dell'osmosi. Affinché si abbia l'osmosi occorre avere una membrana semipermeabile.

Cioè una membrana che faccia passare molecole di solvente ma non di soluto. Infatti, per calcolare e capire la pressione osmotica, driving force che è alla base dell'osmosi, prendiamo in considerazione uno strumento che è l'OSMOMETRO.

L'osmometro è costituito da due recipienti. Uno dei due recipienti, contenente una soluzione 1 molare, è chiuso superiormente attraverso un tappo ed è costituito da un capillare che non è altro che un tubicino cavo. Questo recipiente tramite una membrana semipermeabile è in comunicazione con un altro recipiente aperto contenente acqua pura. La membrana semipermeabile è dotata di pori in cui è possibile il passaggio solamente delle molecole di acqua e non di soluto.

In questa situazione, l'acqua come fluisce attraverso la membrana semipermeabile? Qual è la direzione di flusso delle molecole di acqua? Abbiamo detto che l'osmosi, la diffusione di acqua, è il...

passaggio dimolecole di acqua da una soluzione meno concentrata ad una soluzione più concentrata. Per cui l'acqua in questo caso fluisce dal secondo recipiente contenete acqua pura, quindi dove la soluzione è pari a zero, al primo recipiente dove la soluzione è più concentrata (in soluto e non in solvente). Se le molecole di acqua passano, il volume della soluzione che si trova nel primo recipiente deve aumentare e come fa ad aumentare se il recipiente è chiuso ed è pieno? Possiamo vedere con occhio l'aumento del volume delle molecole di acqua che stanno passando da 2 a 1 perché aumenta il livello di soluzione del capillare. La differenza tra il livello nel capillare che corrisponde al liquido contenuto nel becker aperto e quello che si raggiunge in seguito all'osmosi. La differenza di pressione, di livello fra il livello iniziale al tempo zero dell'osmosi e il livello finale dell'osmosi che si ha quando le molecole di

acqua sono passate,determinando un aumento del volume della soluzione nel secondo ambiente viene indicato con il ∆Pπ. Ovviamente l'aumento del livello nel secondo ambiente si arresta e quando ciò accade vuol dire che è stato raggiunto l'equilibrio. Questa differenza che è una differenza pressoria è la pressione osmotica. Con questo strumento io vado a calcolare in maniera indiretta la forza, in determinidi ∆Pπ, che è uguale ed opposta al passaggio di acqua. Quindi, tramite l'osmometro ho la possibilità di calcolare la pressione osmotica, ossia la driving force che promuove il movimento di acqua da una soluzione meno concentrata ad una soluzione più concentrata fino a quando non si raggiunge l'equilibrio. ∆Pπ ossia la differenza di pressione osmotica è uguale alla costante dei gas R per la temperatura assoluta T per la differenza di concentrazione delle due soluzioni (C1-C2). ∆Pπ = RT(C1-C2) legge

¿concentrazione ma il numero di particelle non è 1 molare ma è 1 mole di ¿Na−¿e 1 mole di ¿Cl

In termini di osmosi la concentrazione delle soluzioni viene espressa in osmolarità e non in molarità perché l’osmolarità a differenza della molarità tiene conto del numero di particelle (soluto) realmente presenti in soluzione.

Una soluzione è definita osmolare quando si può esprimere la sua concentrazione in osmoli (Osm). L’osmole è il numero di particelle presenti in un volume di soluzione, quindi disciolte in una unità di volume necessaria a esercitare una pressione pari a 22,4 atm.

Considerando il glucosio, il glucosio è una molecola non ionica che si scioglie ma che non si scinde. In questo caso quindi, la concentrazione in osmoli del glucosio sarà pari al numero di particelle di glucosio presenti nella soluzione. Se invece andassimo a considerare una soluzione

di cloruro di sodio, nel caso in cui volessimo esprimere la concentrazione di quella soluzione in osmoli, la concentrazione in osmoli sarà pari al doppio perché il cloruro di sodio si dissocia in Na+ e Cl-. Quindi, nella mia soluzione avrò il numero di particelle più il numero di particelle di Na+ e Cl-. Poiché nel concetto di pressione osmotica andiamo a considerare il numero delle particelle di soluto, la pressione osmotica e quindi l'osmosi è considerata una PROPRIETÀ COLLIGATIVA. Vengono definite proprietà colligative quelle che dipendono dal numero di molecole realmente presenti in un dato volume. In fisiologia osmolarità è sinonimo di tonicità, quindi o io dico ho una soluzione osmolare pari a 380 milliosmolare oppure dico ho una soluzione tonica pari a 300 milliosmolare. Anche nel caso nella tonicità mi riferisco al numero