Ósmosis

La ósmosis u osmosis es un fenómeno consistente en el paso del solvente de una disolución desde una zona de baja concentración de soluto a una de alta concentración del soluto, separadas por una membrana semipermeable. Se relaciona con el movimiento browniano.

Explicación

Una membrana semipermeable pura contiene muchos poros, al igual que cualquier otra membrana. El tamaño de los mismos es tan minúsculo que deja pasar las moléculas pequeñas pero no las grandes. Por ejemplo, deja pasar las moléculas de agua que son pequeñas, pero no las de azúcar que son muy grandes.

Si una membrana como la descrita separa dos líquidos, uno agua pura y otro agua con azúcar, van a suceder varias cosas:

  1. Debido a la temperatura, las moléculas se mueven de un lado para otro. Las moléculas de agua     pasan por los poros en ambas direcciones: de la zona de agua pura a la de agua con azúcar y     viceversa.  2. Las moléculas de azúcar también se mueven, pero al no poder atravesar la membrana, rebotarán     en ella, aunque algunas, momentáneamente obstruyan los poros. Un detalle importante: se     obstruyen los poros del lado del azúcar (alta concentración), por lo que taponan el paso del     agua.  3. En la zona de agua, baja concentración, todas las moléculas que llegan a los poros son de     agua y la atraviesan.  4. En la zona de alta concentración llegan a los poros moléculas de agua y moléculas de azúcar;     por tanto, habrá menos moléculas de agua capaces de atravesar la membrana hacia la zona del     agua pura.

El resultado final es que aunque el agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración y viceversa, hay más moléculas de agua que pasan desde la zona de baja concentración a la de alta.

Dicho de otro modo, dando el suficiente tiempo, parte del agua de la zona sin azúcar habrá pasado a la de agua con azúcar. El agua pasa de la zona de baja concentración a la de alta concentración.

Lo explicado para agua y azúcar puede aplicarse a cualesquiera tipos de moléculas con tamaños diferentes.

Ejemplos de ósmosis

La ósmosis es muy importante en biología. Una célula está rodeada de una membrana semipermeable. Normalmente su interior tiene más concentración de moléculas grandes que el exterior, por eso el agua puede fluir desde el exterior al interior. Es el modo que tienen las células para beber (pinocitosis).

Un puré de manzana dejado a los elementos se pudre en pocos días debido a las bacterias. Si se le añade mucho azúcar al puré (compota), seguirá habiendo bacterias, pero como hay mucho azúcar, el exterior de las bacterias está más concentrado que el interior de las mismas, el agua -por ósmosis- pasa desde el interior de las bacterias al entorno y mueren desecadas. Esa es la explicación de que las compotas no se descompongan.

Lo mismo pasa con la sal. La carne, por ejemplo, se pudre rápidamente al aire por la acción de las bacterias. Si se introduce en una gran cantidad de sal, el agua de las bacterias sale de su interior hacia la zona con sal. Las bacterias mueren resecas por falta de agua y la carne no se pudre. Ese es uno de los mecanismos para producir jamones o cecinas.

Las venas y las arterias son semipermeables. Si dentro de ellas hay mucho líquido aumenta la presión. La ingesta de grandes cantidades de sal y su entrada en las arterias ocasiona que el agua del exterior de las mismas entre en ellas aumentando la presión (esta es la razón por la cual se recomienda la disminución en el consumo de sal cuando hay hipertensión arterial)

Si un pez de agua dulce llega al mar, se deseca, pues sus células pierden agua. Igualmente, si una persona bebe agua de mar, salada, al llegar al estómago el fenómeno de la ósmosis hace que el agua de las células del estómago salga hacía el agua de mar. Las células del estomago se resecan y mueren y con ellas la persona. Por eso no se puede vivir bebiendo agua de mar.

Ósmosis inversa

Lo descrito hasta ahora es lo que ocurre en situaciones normales, en las que los dos lados de la membrana están a la misma presión; si se aumenta la presión del lado de mayor concentración, puede lograrse que el agua pase desde el lado de alta concentración al de baja concentración. Se puede decir que se está haciendo lo contrario de la ósmosis, por eso se llama ósmosis inversa. Téngase en cuenta que en la ósmosis inversa a través de la membrana semipermeable sólo pasa agua. Es decir, el agua de la zona de alta concentración pasa a la de baja concentración. Pasa sólo agua.

Si la alta concentración es de sal, por ejemplo agua marina, al aplicar presión, el agua del mar pasa al otro lado de la membrana. Sólo el agua, no la sal. Es decir, el agua se ha hecho potable. La ósmosis inversa es, por ello, una de las formas de potabilizar el agua.

Mediante este procedimiento es posible obtener agua potable partiendo de una fuente de agua salubre (menos de 15.000 microsiemens/cm de conductividad eléctrica) o de agua de mar, que en condiciones normales puede tener entre 20.000 y 55.000 microsiemens/cm de conductividad.

La medida de la conductividad del agua da una indicación de la cantidad de sales disueltas que contiene, dado que el agua pura no es conductora de la electricidad.

Otro ejemplo: Se tiene agua con contaminante "X" cuyas moléculas tienen un tamaño de "Y" micras, siendo "Y" mayor que el tamaño de la molécula de agua. Si se busca una membrana semipermeable que deje pasar moléculas de tamaño de las del agua pero no de "Y", al aplicar presión (ósmosis inversa) se obtendrá agua sin contaminante.

EXPERIMENTO ILUSTRATIVO DE OSMOSIS

Para ello podemos realizar una experiencia, consistente en llenar una bolsa de celofán, con una solución de agua y azúcar común; la boca de la bolsa debe quedar herméticamente cerrada. En estas condiciones, se le sumerge en un recipiente que contenga agua.

El celofán cumple el papel de una membrana y la característica que presenta es la de no permitir el paso de las moléculas de azúcar en la solución, lo cual significa que es impermeable al azúcar. Por el contrario, deja pasar con facilidad las moléculas de agua, o sea, es permeable a ella. Las membranas que presentan este comportamiento reciben el nombre de semipermeables. De acuerdo a lo anterior, en nuestro experimento, podemos obsevar, que en un comienzo la membrana de celofán se encuentra distendida, pero poco después, se tensa hasta quedar rígida. Esto es consecuencia de la difusuión del agua a través de la membrana, desde el recipiente hacia el interior de la bolsa. Este fenómeno se conoce como ósmosis.