Definitie van osmose
Osmose is de spontane passage van een oplosmiddel (dat in biologische systemen meestal water is), van de oplossing waarin de opgeloste stoffen meer verdund zijn naar die waarin ze meer geconcentreerd zijn; deze beweging - die plaatsvindt door een semipermeabel membraan - gaat door totdat een evenwichtssituatie is bereikt, waarin beide oplossingen dezelfde concentratie krijgen en behouden.
praktijkvoorbeeld
Om het concept van osmose beter te verduidelijken, stellen we ons voor dat we een container hebben die is verdeeld in twee compartimenten van gelijk volume (A en B) door een semipermeabel membraan (dat wil zeggen, alleen doorlaatbaar voor het oplosmiddel - in dit geval water - en niet voor de compartiment A is een waterige oplossing waarin een eetlepel glucose is opgelost, terwijl we in deel B een waterige oplossing van gelijk volume hebben waarin drie eetlepels glucose zijn opgelost (het is dus meer geconcentreerd). verschil creëert een concentratiegradiënt voor glucose aan de zijkanten van het membraan en aangezien deze suiker het niet kan passeren, wordt evenwicht bereikt met de passage van water van compartiment A (waar glucose meer verdund is) naar compartiment B (waar het overvloediger is) ). Als je wilt, kan ook worden gezegd dat het water door osmose overgaat van de oplossing waarin het meer geconcentreerd is (A) naar die waarin het minder geconcentreerd is (B).
Na deze stroming stijgt en daalt het waterpeil in B in A, waardoor er een bepaald niveauverschil tussen beide ontstaat. Dit fenomeen stopt wanneer de twee oplossingen dezelfde concentratie bereiken en deze vervolgens constant houden.
Hypotone, isotone en hypertone oplossingen
Als we twee oplossingen nemen met een verschillende molaire concentratie (verschillend aantal opgeloste deeltjes), wordt de oplossing met de laagste molaire concentratie gedefinieerd als hypotoon en de meer geconcentreerde is hypertoon. Twee oplossingen zijn daarentegen isotoon (of equimolair) als ze dezelfde concentratie hebben.
In het zojuist gemaakte voorbeeld is oplossing B hypertoon (daarom bevat deze meer opgeloste stoffen) dan de andere (gedefinieerd als hypotoon); daarom beweegt het oplosmiddel onder normale omstandigheden door osmose van de hypotone naar de hypertone oplossing. We hadden het over standaardomstandigheden omdat het mogelijk is om, door met de wetten van de fysica te spelen, het concept van osmose omver te werpen en de overgang van het oplosmiddel van de meest verdunde concentratie naar de meest geconcentreerde (omgekeerde osmose) te bevorderen.
Osmotische druk en omgekeerde osmose
Zoals tot nu toe uitgedrukt, gaat de netto stroom van het oplosmiddel - gegenereerd door osmose - door totdat de twee oplossingen dezelfde concentratie hebben bereikt.Welnu, deze beweging kan worden tegengegaan, gestopt of zelfs omgekeerd door druk uit te oefenen op het compartiment met de hoogste concentratie.
In het vorige voorbeeld is het voldoende om een zuiger in compartiment B te plaatsen (waarvan we denken dat deze een hogere concentratie heeft) en deze met een bepaalde kracht naar beneden te duwen, om de doorgang van water naar A te bevorderen; in dit geval spreken we van omgekeerde osmose.
Osmotische druk is de druk die de passage van het oplosmiddel door het semipermeabele membraan precies tegenwerkt; daarom is het de druk die nodig is om osmose tegen te gaan.
Voor wat tot nu toe is gezegd, hebben twee isotone oplossingen dezelfde osmotische druk; het moet daarom worden benadrukt dat de osmotische druk uitsluitend afhangt van het aantal deeltjes dat in de oplossing aanwezig is en niet van hun aard.
Osmose en het menselijk lichaam
De plasmamembranen die de cellen van het menselijk lichaam omringen, zijn in feite semi-permeabele membranen, die de directe doorgang, door osmose, mogelijk maken van kleine moleculen (zoals water en ureum), maar niet van die met een hoger molecuulgewicht ( zoals eiwitten, aminozuren en suikers). Osmotische balansen in lichaamsvloeistoffen zijn daarom essentieel om de cellen een optimale leefomgeving te garanderen.
Als we een cel als een rode bloedcel nemen en deze onderdompelen in een hypotone oplossing, ondergaat deze - door osmose - een zwelling (veroorzaakt door het binnendringen van water), waardoor deze zelfs kan exploderen. hypertone oplossing de cel die het ondergaat, als gevolg van de doorgang van water naar buiten, een ernstige uitdroging waardoor het gaat rimpelen. Gelukkig worden cellen in het menselijk organisme ondergedompeld in isotone oplossingen met betrekking tot hun interne omgeving, en er zijn verschillende systemen om deze vloeistoffen in osmotisch evenwicht te houden.
Osmotische druk en voedselopslag
Laten we even denken aan een zelfgemaakte jam ... suiker wordt in overvloed toegevoegd, niet alleen om de smaak te verbeteren, maar ook en vooral om de houdbaarheid te verlengen. Toch is suiker een belangrijk element voor het leven van veel micro-organismen die betrokken zijn bij de afbraak van het product. Deze schijnbare tegenstelling wordt ontmanteld door het concept van osmose zelf.
