Fizică

1. Noţiuni introductive

Osmoza este un fenomen de transport pasiv al unei substanţe. Este de fapt un fenomen de difuzie (interpătrunderea moleculelor a două faze miscibile aflate în contact) selectivă ce are loc prin intermediul unei membrane semipermeabile.

Osmoza este un fenomen important în biologie, întrucât participă la schimbul de substanţe între celule şi mediul înconjurător, prin intermediul unei membrane semipermeabile. Membrana celulelor vii este semipermeabilă şi selectivă, deoarece permite trecerea solventului (apa) şi a diferitelor substanţe în funcţie de necesităţile metabolice.

În organismele vii, apa reprezintă un procent diferit, în funcţie de natura ţesuturilor (Tabelul 1). În apă se dizolvă diferite substanţe, realizând soluţii.

Tabelul 1. Conţinutul de apă (%) în diferite ţesuturi

Ţesut Conţinut apă (%)

Schelet 33

Ţesut adipos 30

Păr 4

Ţesut nervos (substanţă cenuşie) 85

Ţesut nervos (substanţă albă) 70

Plămâni 80

Rinichi 80

Ficat 73

Muşchi striat 77

Hematii 65

Soluţia este amestecul omogen între două faze, numite solvent şi solvit. Dacă se pun în contact, prin intermediul unei membrane semipermeabile, două soluţii de concentraţii diferite, soluţia mai concentrată tinde să se dilueze datorită trecerii prin membrană a solventului din soluţia mai diluată. Dacă nu există cauze externe care să-l împiedice (de exemplu exercitarea unei presiuni asupra soluţiei), fenomenul de osmoză continuă până la egalarea concentraţiilor, de o parte şi de alta a membranei semipermeabile.

Presiunea osmotică este presiunea ce trebuie exercitată asupra soluţiei pentru a o aduce în echilibru cu solventul pur, separat de ea printr-o membrană semipermeabilă.

Dispozitivul de evidenţiere a fenomenului de osmoză poartă numele de osmometru Dutrochet (Figura 1).

Figura 1. Osmometrul Dutrochet

Osmometrul constă dintr-un vas de sticlă (1) ce are ca bază o membrană semipermeabilă (2) din celofan, sau membrane biologice (exemplu: piele broască, vezică urinară de porc etc.). Vasul se continuă la partea superioară cu un tub subţire gradat (3). Osmometrul umplut până la nivelul inferior cu soluţie de zahăr se introduce într-un recipient mai mare cu apă distilată (4).

Numai solventul poate traversa membrana semipermeabilă. Se observă că lichidul din osmometru urcă încet în tubul gradat, adică apa pătrunde din recipientul 4, prin membrana semipermeabilă, în interiorul vasului 1. Acesta este curentul de endosmoză. Dacă membrana este permeabilă, concomitent are loc şi trecerea solvitului din osmometru în recipientul cu apa distilată, realizând curentul de exosmoză. Iniţial, curentul de endosmoză este mai mare decât curentul de exosmoză şi nivelul de lichid urcă în tubul gradat. Ulterior, curentul de exosmoză creşte sub influenţa presiunii, până la atingerea unui maxim al coloanei de lichid, după care scade, ajungându-se în final la un echilibru valoric între cei doi curenţi. Denivelarea obţinută măsoară presiunea osmotică a soluţiei, iar - la finalul experimentului - se ajunge la aceeaşi concentraţie în cele două vase. Înălţimea maximă a coloanei de lichid din tubul 3 depinde de concentraţia soluţiei şi de natura membranei.