Osmosis y Presion Osmotica

7/13/2019 Osmosis y Presion Osmotica

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OSMOSIS Y PRESIN OSMTICA

Efecto de la smosis en las clulas

LA CLULA es un sistema abierto que intercambia materia con su medio, sumergido en un bao

que a su vez est constituido por una solucin acuosa de iones, albmina, glicerol, etctera. Cuando

se trata de un organismo animal, en el interior de sus clulas se encuentra el citoplasma que es una

solucin acuosa viscosa cuyos solutos (protenas solubles, azcares, aminocidos y iones) producen

efectos osmticos. La clula tambin est constituida por un ncleo y organelos como ribosomas y

mitocondrias.

La importancia de la descripcin osmtica de la clula radica en que este mecanismo describe el

intercambio de solvente de la clula con el bao en que se encuentra sumergido. El intercambio de

solutos ha llevado a considerar un proceso de diferente naturaleza a los termodinmicos,

denominado "transporte activo". Adems,

por la presencia de iones como parte de los solutos, el fenmeno osmtico se ve modificado por el

efecto Donnan, que se ha incorporado a la teora termodinmica de los procesos de transporte,

gracias a que tal efecto est representado por potenciales, cuya formulacin electrosttica modifica

el potencial qumico, y por lo mismo es capaz de contrarrestar los efectos de presiones y

concentraciones. Por consiguiente, el equilibrio puramente mecnico se altera por la presencia de un

potencial electrosttico, al grado que es posible el equilibrio entre dos soluciones a iguales presiones

y con diferente concentracin de iones.

La aplicacin de los conceptos termodinmicos a la membrana celular pone de manifiesto una

dificultad conceptual que se origina en la aplicacin de conceptos macroscpicos a nivel de la

escala celular.

La membrana celular es una frontera con un espesor de alrededor de cien Angstroms. En esta

dimensin no es posible definir una temperatura o una presin, debido a que los procesos

involucran un pequeo nmero de molculas. No se puede hablar ni siquiera de mil molculas en

una porcin de la membrana; mientras que los procesos hidrodinmicos reportan ms de mil

billones de molculas.

Transporte celular

El transporte celulares el intercambio de sustancias entre el interior celular y el exteriora travs de la membrana plasmtica o el movimiento de molculasdentro de la clula.


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Transporte a travs de la membrana celular

La clula necesita este proceso porque es importante para esta expulsar de su interior los

desechos del metabolismo y adquirir nutrientes del lquido extracelular, gracias a lacapacidad de la membrana celularque permite el paso o salida de manera selectiva dealgunas sustancias. Las vas de transporte a travs de la membrana celular y losmecanismos bsicos para las molculas de pequeo tamao son:

Transporte pasivo o difusin

El transporte pasivo es el intercambio simple de molculas a travs de la membranaplasmtica, durante el cual la clula no gasta energa, debido a que va a favor delgradiente de concentracin o a favor de gradiente de carga elctrica, es decir, de un lugardonde hay una gran concentracin a uno donde hay menor. El proceso celular pasivo se

realiza por difusin. En s, es el cambio de un medio de mayor concentracin a otro demenor concentracin.

Difusin facilitada

Algunas molculas son demasiado grandes como para difundir a travs de los canales dela membrana y demasiado insolubles en lpidos como para poder difundir a travs de lacapa de fosfolpidos. Tal es el caso de la glucosa y algunos otros monosacridos.Estas sustancias, pueden sin embargo cruzar la membrana plasmtica mediante elproceso de difusin facilitada, con la ayuda de una proteina transportadora. En el primerpaso, la glucosa se une a la protena transportadora, y esta cambia de forma, permitiendoel paso del azcar. Tan pronto como la glucosa llega al citoplasma, una kinasa (enzima

que aade un grupo fosfato a un azcar) transforma la glucosa en glucosa-6-fosfato. Deesta forma, las concentraciones de glucosa en el interior de la clula son siempre muybajas, y el gradiente de concentracin exterior --> interior favorece la difusin de laglucosa.
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smosis

La smosis es un tipo especial de transporte pasivo en el cual slo las molculas de aguason transportadas a travs de la membrana. El movimiento de agua se realiza desde un

punto en que hay mayor concentracin a uno de menor para igualar concentraciones. Deacuerdo al medio en que se encuentre una clula, la smosis vara. La funcin de laosmosis es mantener hidratada a la membrana celular. Dicho proceso no requiere gastode energa. En otras palabras la smosis u osmosis es un fenmeno consistente en elpaso del solvente de una disolucin desde una zona de baja concentracin de soluto auna de alta concentracin del soluto, separadas por una membrana semipermeable.

smosis en una clula animal

En un medio isotnico, hay un equilibrio dinmico, es decir, el paso constante deagua.

En un medio hipotnico, la clula absorbe agua hinchndose y hasta el punto en quepuede estallar dando origen a la citlisis.

En un medio hipertnico, la clula arruga llegando a deshidratarse y se muere, estose llama crenacin.

smosis en una clula vegetal

En un medio isotnico, existe un equilibrio dinmico. En un medio hipotnico, la clula toma agua y sus vacuolas se llenan aumentando la

presin de turgencia. En un medio hipertnico, la clula elimina agua y el volumen de la vacuola

disminuye.
http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lulahttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93smosishttp://es.wikipedia.org/wiki/Isot%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipot%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cit%C3%B3lisishttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipert%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Crenaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Isot%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipot%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipert%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipert%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipot%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Isot%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Crenaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipert%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cit%C3%B3lisishttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipot%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Isot%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93smosishttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula


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Transporte activoMecanismo que permite a la clula transportar sustancias disueltas a travs de sumembrana desde regiones de menor concentracin a otras de mayor concentracin. Esun proceso que requiere de energa,llamado tambin producto activo debido almovimiento absorbente de partculas es un proceso el energa-requerir que mueve elmaterial a travs de una membrana de la clula y sube el gradiente de la concentracin.La clula utiliza transporte activo en tres situaciones: cuando una partcula va de puntobajo a la alta concentracin, cuando las partculas necesitan la ayuda que entra en lamembrana porque son selectivamente impermeables, y cuando las partculas muygrandes incorporan y salen de la clula.

Los sistemas de transporte activo son los ms abundantes entre las bacterias, y se hanseleccionado evolutivamente debido a que en sus medios naturales la mayora de losprocariotas se encuentran de forma permanente o transitoria con una baja concentracinde nutrientes.

Los sistemas de transporte activo estn basados en permeasas especficas e inducibles.El modo en que se acopla la energa metablica con el transporte del soluto an no estdilucidado, pero en general se maneja la hiptesis de que las permeasas, una vezcaptado el sustrato con gran afinidad, experimentan un cambio conformacionaldependiente de energa que les hace perder dicha afinidad, lo que supone la liberacin dela sustancia al interior celular.Las protenas portadoras del transporte activo poseen actividad ATPasa, que significa quepueden escindir el ATP (Adenosin Tri Fosfato) para formar ADP (dos Fosfatos) o AMP (unFosfato) con liberacin de energa de los enlaces fosfato de alta energa. Comnmente seobservan tres tipos de transportadores:

Uniportadores: son protenas que transportan una molcula en un solo sentido a

travs de la membrana.

Antiportadores: incluyen protenas que transportan una sustancia en un sentidomientras que simultneamente transportan otra en sentido opuesto.

Simportadores: son protenas que transportan una sustancia junto con otra,frecuentemente un protn (H+).
http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lulahttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula


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FENMENOS OSMTICOS

SOLUCIN HIPERTNICA:

Contiene una alta concentracin de soluto enrelacin con la concentracin del citoplasma. Eneste caso el agua se difunde desde el interior dela clula (medio hipotnico) al exterior. La clulaperdera agua deshinchndose.

SOLUCIN HIPOTNICA:

Esta solucin contiene una baja concentracin desoluto en relacin con la concentracin delcitoplasma.

En este caso, el agua se difunde desde lasolucin al interior de la clula, el volumen de laclula ira aumentando y podra llegar a explotar.

SOLUCIN ISOTNICA:

Contiene la misma concentracin de soluto que ladel interior de la clula. En este caso, el agua sedifunde tanto del interior de la clula al exterior,como del exterior al interior de la clula.


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PRESIN OSMTICA

http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_osm%C3%B3tica

Esquema de una membrana semipermeable. Las molculas grandes de la sangre nopueden atravesar la membrana, mientras que las pequeas de solvente s.La presin osmticapuede definirse como la presinque se debe aplicar a una solucinpara detener el flujo neto de disolventea travs de una membrana semipermeable.1 Lapresin osmtica es una de las cuatro propiedades coligativas de las soluciones(dependen del nmero de partculas en disolucin, sin importar su naturaleza). Se trata deuna de las caractersticas principales a tener en cuenta en las relaciones de los lquidosque constituyen el medio interno de los seres vivos, ya que la membrana plasmticaregula la entrada y salida de soluto al medio extracelular que la rodea, ejerciendo debarrera de control.Cuando dos soluciones se ponen en contacto a travs de una membrana semipermeable(membrana que deja pasar las molculasde disolventepero no las de los solutos), lasmolculas de disolvente se difunden, pasando habitualmente desde la solucin con menorconcentracin de solutos a la de mayor concentracin. Este fenmeno recibe el nombrede smosis, palabra que deriva del griegoosmos, que significa "impulso".2Al suceder lasmosis, se crea una diferencia de presin en ambos lados de la membranasemipermeable: la presin osmtica.

Presin osmtica de equilibrio

Esquema del modo de accin de la presin osmtica. Enazul se representan las molculas de disolventey en rojolas de soluto. La disolucin ms concentrada se denominahipertnicay la diluida hipotnica. Como consecuencia dela diferencia inicial de concentraciones se produce unapresin osmtica, apareciendo una diferencia de altura h,hasta que las concentraciones se igualan.
http://es.wikipedia.org/wiki/Membrana_semipermeablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Eritrocitohttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/#cite_note-0http://es.wikipedia.org/wiki/Disolventehttp://es.wikipedia.org/wiki/Membrana_semipermeablehttp://es.wikipedia.org/wiki/#cite_note-0http://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_coligativahttp://es.wikipedia.org/wiki/Disoluci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ser_vivohttp://es.wikipedia.org/wiki/Membrana_plasm%C3%A1ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Disolventehttp://es.wikipedia.org/wiki/Solutohttp://es.wikipedia.org/wiki/#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93smosishttp://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_griegohttp://es.wikipedia.org/wiki/#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Disolventehttp://es.wikipedia.org/wiki/Solutohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipert%C3%B3nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipot%C3%B3nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipot%C3%B3nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipert%C3%B3nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Solutohttp://es.wikipedia.org/wiki/Disolventehttp://es.wikipedia.org/wiki/#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_griegohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93smosishttp://es.wikipedia.org/wiki/Solutohttp://es.wikipedia.org/wiki/Disolventehttp://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/wiki/Membrana_plasm%C3%A1ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ser_vivohttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Disoluci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Propiedad_coligativahttp://es.wikipedia.org/wiki/#cite_note-0http://es.wikipedia.org/wiki/Membrana_semipermeablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Disolventehttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Eritrocitohttp://es.wikipedia.org/wiki/Membrana_semipermeablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Art%C3%ADculos_buenos


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Se considera que una disolucin est en equilibriocuando no existe intercambio neto desoluto entre las diferentes partes de la misma. Si la disolucin se encuentra rodeada poruna membrana, el equilibrio se alcanza cuando la presin exterior (generalmente lapresin atmosfrica) se iguala a la presin que el disolvente ejerce sobre la membrana.sta ltima es la presin osmtica, que se representa habitualmente mediante la letragriega (Pos).Cuando se tiene una membrana semipermeable separando dos soluciones de distintaconcentracin (llamada hipertnicaa la de mayor concentracin e hipotnicala de menor),las molculas de disolvente (aguapor lo general) la atraviesan, pasando de la disolucinmenos concentrada a la ms concentrada, diluyndose sta ltima cada vez ms, hastaque las concentraciones se igualen. Si el volumen era inicialmente idntico en las dossoluciones, ocurre que en la solucin hipertnica el volumen aumenta, hasta que lapresin hidrosttica (que aumenta debido al incremento de altura h) iguale las presiones aambos lados de la membrana. Esta presin hidrosttica que detiene el flujo neto dedisolvente es equivalente a la presin osmtica, y es el fundamento del osmmetroutilizado para su medicin.

Historia

Osmmetroempleado por Wilhelm Pfeffer.

Las primeras investigaciones sobre la presin osmtica fueron realizadas en 1748por elabad francs Jean Antoine Nollet, cuando era profesor de fsica en la Universidad deNavarra, quien descubri la existencia de las membranas semipermeables. Nollet obtuvouna membrana a partir de una vejigade cerdo, coloc alcohola un lado y aguaal otro, yobserv que el agua flua a travs de la vejiga para mezclarse con el alcohol, pero elalcohol no lo haca.
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No obstante, el descubrimiento de la smosis en membranas semipermeables se leatribuye a Henri Dutrochet, considerado uno de los grandes fisilogosdel siglo XIX, en elao 1828.4Dutrochet descubri este fenmeno al observar que la difusin de disolvente atravs de una membrana semipermeable ocurra siempre desde la disolucin de menorconcentracin de un soluto, el cual no poda atravesarla, hasta la disolucin de mayorconcentracin; adems, el disolvente que fluye es capaz de ejercer una presinsobre lamembrana, la presin osmtica. Dutrochet construy el primer dispositivo experimentalpara observar la presencia de la presin osmtica, denominado osmmetro. Al descubrirla smosis declar:

Este descubrimiento que he hecho pertenece a una clase nueva de fenmenosfsicos que sin duda alguna intervienen fuertemente en los procesos vitales.

De este modo, Dutrochet intuy la importancia del fenmeno en las clulas, las cualesabsorberan o retendran determinadas sustancias.

El ingls Thomas Graham descubri, en 1854, que las sustancias coloidales noatravesaban ciertas membranas. Sin embargo, los primeros estudios cuantitativos datande 1877 y se deben al alemn Wilhelm Pfeffer, profesor de botnica en Tubingen yLeipzig, quien prepar una membrana semipermeable artificial precipitandohexacianoferrato (II) de cobre (II), Cu2[Fe(CN)6], sobre las paredes de un vaso poroso.Pfeffer, a partir de la medicin de presiones osmticas en multitud de disoluciones desolutos no voltiles, lleg a las siguientes conclusiones:

1. A presin constante, la presin osmtica es directamente proporcional a laconcentracin de soluto.

2. La presin osmtica de una concentracin determinada es directamenteproporcional a la temperatura.

3. A una temperatura determinada, dos disoluciones con el mismo nmero de moles

tienen la misma presin osmtica.Pfeffer midi la presin osmtica en soluciones de azcar y otras molculas orgnicas,logrando presiones de hasta algo ms de 200 atmsferas.El holands Jacobus Henricus van 't Hoff realiz un estudio sistemtico de laspropiedades coligativasde las disoluciones, que public en 1885. En este artculo van 'tHoff formula una expresin, para disoluciones diluidas, que relaciona la presin osmticacon la concentracin del soluto, la cual es similar a la ecuacin de los gases ideales yproporciona la primera teora para explicar la presin osmtica:

TRcPos ..=

donde:Pos, es la presin osmtica, en atmsferas(atm).R, es la constante universal de los gases ideales(aunque a pesar de su nombre no slo seaplica a gases, como es el caso). Su valor es de 0,082 atmLK -1mol-1.T, es la temperaturaabsoluta, en kelvin(K).c, es la concentracin molaro molaridad de la disolucin, medida en molL -1.
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Teoras

Teora de van 't Hoff

Las partculas de un gasse mueven en todas direcciones y chocan entre ellas mismas ycon las paredes del recipiente. Los choques contra las paredes representan la presin del

gas. En esta animacin el disolvente se representa con bolas azules y el soluto con bolasrojas.Se han propuesto diversas teoras para explicar la causa de la smosis. La primera teorafue la del bombardeo de van 't Hoff, que est basada en la analoga entre la ecuacin dela presin osmtica y la ley de los gases ideales. Van 't Hoff describi la presin osmticacomo el resultado de las colisiones de las molculas de soluto contra la membranasemipermeable, y supuso que las molculas de disolvente no contribuan de ningunamanera. Con este modelo, la presin osmtica de una disolucin es la misma presin queun gas idealejercera si ocupase el mismo volumen de la disolucin.

Magnitud de la presin osmtica

La presin osmtica, como su nombre indica, es una presin, y por tanto tiene las mismasunidades que el resto de presiones, es decir, Pascales(Pa) en el Sistema Internacional,aunque tradicionalmente tambin se utilizan las atmsferas(atm).La molaridad mide la cantidad de masa del soluto por volumen de disolucin. Lamolaridad y la presin osmtica son dos magnitudes relacionadas proporcionalmente; elaumento o disminucin de una de ellas produce el mismo efecto en la otra, aunque endistinta proporcin. Del mismo modo, la temperatura (medida en kelvin, K) tambin poseela misma relacin con la presin osmtica.A continuacin se muestra una tabla con los valores de la presin osmticacorrespondientes a diferentes concentraciones de sacarosaa una temperatura constantede 293 K (20 C). La concentracin se expresa en molalidady no en molaridad, segn la

ecuacin de Morse, pero las diferencias son mnimas.

Presin osmtica experimental de disoluciones de sacarosa a 20 C11

Molalidad (g sacarosa/kg agua) 0,1 1,0 2,0 3,0 4,0 6,0

Presin osmtica (atm) 2,47 27,2 58,4 95,2 139,0 232,3
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Comparacin entre presin osmt ica y presin hidrosttica

Al tratarse ambas de presiones, se puede comparar el valor de la presin osmtica con elde la presin hidrostticaen determinadas situaciones. La presin hidrosttica viene dadapor:

donde es la densidaddel lquido (para agua: agua= 1 000 kg/m3), ges la aceleracin de

la gravedad(en la superficie terrestre: g = 9,81 m/s2), y hes la profundidad, expresada enmetros.Con esta frmula, se puede comparar a qu profundidad de agua corresponderacualquier valor de la presin osmtica de la tabla anterior. Por ejemplo, a molalidad 1gsac/kgaguacorresponde una presin de 27,2 atm. De este modo, despejando h:

)/81.9)(/1000(

2.2723 smmkg

atmh =

Y convirtiendo atmsferas a pascales (27,2 atm 2 750 000 Pa), obtenemos finalmente laaltura:

As, la presin osmtica sobre la membrana semipermeable que ejerce la disolucin de ungramo de sacarosa en un kilogramo de agua equivale a la presin a 281 m bajo el agua,un valor realmente elevado.

La presin osmtica en la naturaleza

La presin osmtica en el medio interno

Difusin de agua en las clulas vegetales por efecto de la presin osmtica.

Eritrocitosdentro de disoluciones con distinta concentracin.La smosis tiene una gran importancia en los seres vivos. Las clulas de los organismosestn rodeadas por fluidos acuosos, como la sangre, la linfa, o la savia, que contienenconcentraciones de diferentes solutos. Las membranas celularesson permeables al agua,al oxgeno, al nitrgeno, al dixido de carbono, y a otras molculas orgnicas de pequeotamao, como glucosao aminocidos, mientras que son impermeables a las molculas

polimricas, como protenas y polisacridos. En cambio, los iones inorgnicos y losdisacridos, como la sacarosa, pasan muy lentamente a travs de las membranascelulares.
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Las clulas tambin tienen la capacidad de transportar especies qumicas a travs de sumembrana desde una regin de baja concentracin de la especie a una regin deconcentracin ms elevada, en sentido contrario al del flujo espontneo. Los mecanismosque originan este tipo de transporte, denominado transporte activo, son complejos ytodava no se conocen totalmente. Un ejemplo tpico de transporte activo es el de cationespotasio, K+, hacia el interior de las clulas desde los lquidos circundantes, que tienenmenor concentracin de cationes potasio.En ausencia de transporte activo, la membrana celular permite el paso de molculas deaguay de todos los solutos permeables hasta que se igualen sus respectivos potencialesqumicos a ambos lados de la membrana. No obstante, existe un gran nmero deespecies, tanto en el fluido que rodea la clula como en el fluido celular o citoplasma, queno pueden atravesar la membrana. Si la concentracin total de este soluto es ms grandeen el fluido que rodea la clula, esta perder agua por smosis, y se dice que el fluidocircundante es hipertnico respecto al fluido celular (tiene mayor presin osmtica). Encaso contrario, cuando la concentracin total del soluto que no puede atravesar lamembrana es mayor en el fluido de la clula, esta ganar agua del lquido hipotnicocircundante (de menor presin osmtica). Cuando no se produce transferencia neta de

agua entre el fluido celular y el que rodea la clula, se dice que los dos fluidos sonisotnicos, es decir, tienen la misma presin osmtica. La sangre y la linfa sonaproximadamente isotnicos respecto de las clulas de un organismo.Los lquidos de las inyecciones contienen una disolucin salina isotnica con la sangre,porque si se inyectara agua directamente, los eritrocitosde la sangre la absorberan porsmosis hasta estallar.

Osmorreceptores

Hormona antidiurtica, vasopresina o ADH. Hblanco, Cgris, Orojo, Nazul, Samarillo.

Existen unas clulas especializadas en detectar cambios de la presin osmtica en los

lquidos corporales (plasma sanguneo, fluido intercelular...), llamadas osmorreceptores.

Los osmorreceptores pueden localizarse en algunas estructuras, como en el hipotlamo,

en las arterias, entre otros lugares. Mediante estas clulas, el organismo puede regular la

concentracin de sales en sus fluidos, la osmolalidad. En los seres humanos, son

osmorreceptores los ncleos supraptico o paraventricular. Por medio de las hormonas

antidiurticas (tambin llamada vasopresina, ADH o pitresina), los osmorreceptores

inhiben la diuresiscon tal de mantener la presin osmtica de la sangre correspondiente a

una osmolalidad media de 285 osmol/kg. Es suficiente una variacin de tan slo 3

osmol/kg para activar este mecanismo.
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La absorcin de agua en los vegetales

Semillas germinadas con la radcula llena de pelos absorbentes.Los vegetalesutilizan la presin osmtica para hacer ascender agua a travs del xilemadesde las races hasta las hojas. As se ha comprobado en los arces al comenzar laprimavera y se inicia el movimiento de la savia. Las races tienen una gran concentracinde azcaresalmacenados, producidos durante el verano. Cuando se funde la nieve, elagua llega en grandes cantidades a las races y entra dentro de ellas a travs de pelosabsorbentes, y por efecto de la presin osmtica la savia sube hacia las hojas. Sinembargo, en la mayora de los vegetales no es posible explicar la ascensin de la savia

hasta las hojas por medio de la presin osmtica. En las partes ms elevadas del vegetal,la savia asciende debido al descenso de presin provocado por la transpiracin de lashojas. En ocasiones, en lugar de que las races presenten grandes concentraciones deazcares, se encuentran rodeadas de agua muy salada, producindose el fenmenoconocido como smosis inversa; este es el caso de los mangles.

Organismos osmfilos

Levadura de la especie Saccharomyces cerevisiae, utilizada para la fermentacin de lacerveza.Se denominan osmfilos los organismos extremfilosque pueden crecer en ambientescon una alta concentracin de azcares. Casi todos los microorganismos osmfilos sonlevaduras. Los osmfilos son similares a los organismos halfilos(medios salinos). La altaconcentracin de azcar representa un factor limitante en el crecimiento de muchos

microorganismos, pero los osmfilos logran protegerse contra la elevada presin osmticapor medio de la sntesis de osmoprotectores, como alcoholes y aminocidos. Estosorganismos son importantes porque causan el deterioro de productos como los zumosdefrutas, los jarabes o la miel, adems de tener aplicaciones industriales como lafermentacinde la cerveza. Algunos ejemplos de este tipo de microorganismos osmfilosson: Saccharomyces rouxii, Saccharomyces bailii, Debaryomyces, y Saccharomycescerevisiae, la levadura de la cerveza. "Saccharomyces" deriva del griego, que significa"moho del azcar".
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Aplicaciones

Cientficas

Una de las aplicaciones cientficas de la presin osmtica es la determinacin de masasmoleculareso masas molares, de macromolculas. A partir de la ecuacin de van 't Hoff

se puede despejar la masa molar, M, del soluto disuelto:

TRV

Mm

TRV

nTRcPos ...... ===

Despejando la masa molar, sta queda en funcin de constantes y variables que sepueden medir en el laboratorio: la masa disuelta de soluto, la constante de los gasesideales, R, la temperaturaabsoluta, T, el volumen de disolucin, V, y la presin osmtica,Pos:

VP

TRmM

.

..=

Analt icas

En los laboratorios se puede determinar la concentracin total de partculas en disolucinosmticamente activas, lo que se conoce como osmolaridadu osmolalidad, midiendo lapresin osmtica. Los aparatos que se utilizan se denominan osmmetrosde membrana.Se trata de aparatos automatizados que permiten la realizacin de las determinaciones depresin osmtica de forma rpida.

Industriales

Bobinade membrana semipermeable empleada en la desalinizacindel agua salobre.

En la industria se emplea la smosis inversa. Se trata de un procedimiento que invierte ladifusin normal de disolvente desde la disolucin diluida hacia la disolucin concentrada,aplicando una presin sobre la disolucin concentrada que supera a la presin osmtica,permitiendo el paso de disolvente desde la disolucin concentrada a la diluida.Los campos de aplicacin de la smosis inversa son cada vez ms numerosos. Las reasde la ingeniera que ms se han visto beneficiadas con estas aplicaciones sonprincipalmente las industrias de los alimentos, del papel, la biomedicina, la petroqumica,la nuclear y, entre otras, la de separacin o purificacin de gases, donde se obtienehidrgeno de la disociacin del amonio, sulfuro de hidrgeno del gas natural de lasrefineras, heliodel gas natural, as como el enriquecimiento de oxgenoa partir del aire.Tambin cabe destacar la recuperacin de sustancias valiosas en fluidos de deshechos

industriales. No obstante, la aplicacin ms importante es la desalinizacin del aguasaladamarina para su potabilizacin, lo cual ha permitido abastecer con agua de calidad apoblaciones situadas en lugares donde los recursos hidrulicos son insuficientes.
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ELEMENTOS Y COMPUESTOS

El Mol

Un mol se define como la cantidad de materia que tiene tantos objetoscomo el nmero de tomos que hay en exactamente 12 gramos de 12C.

Se ha demostrado que este nmero es: 6,0221367 x 1023

Se abrevia como 6.02 x 1023, y se conoce como nmero de Avogadro.

Pesos atmicos y molecularesLos subndices en las frmulas qumicas representan cantidades exactas.La frmula del H2O, por ejemplo, indica que una molcula de agua est compuestaexactamente por dos tomos de hidrgeno y uno de oxgeno.Todos los aspectos cuantitativos de la qumica descansan en conocer las masas de loscompuestos estudiados.

La escala de masa atmicaLos tomos de elementos diferentes tienen masas diferentesTrabajos hechos en el S. XIX, donde se separaba el agua en sus elementosconstituyentes (hidrgeno y oxgeno), indicaban que 100 gramos de aguacontenan 11,1gramos de hidrgenoy 88,9 gramos oxgeno.Un poco ms tarde los qumicos descubrieron que el agua estaba constituida por dostomos de H por cada tomode O.Por tanto, nos encontramos que en los11,1 g de Hidrgeno hay el doble de tomosque en 88,9 g de Oxgeno.De manera que 1 tomo de Odebe pesar alrededor de 16 veces ms que 1 tomo de H.

Si ahora, al H(el elemento ms ligero de todos), le asignamos una masa relativa de 1 y alos dems elementos les asignamos masas atmicas relativas a este valor, es fcilentender que al Odebemos asignarle masa atmica de 16.Sabemos tambin que un tomo de hidrgeno, tiene una masa de 1,6735 x 10-24gramos, que el tomo de oxgeno tiene una masa de 2,6561 X 10-23gramos.Si ahora en vez de los valores en gramos usamos la unidad de masa atmica (uma)veremos que ser muy conveniente para trabajar con nmeros tan pequeos.Recordar que la unidad de masa atmica uma no se normaliz respecto al hidrgeno sinorespecto al istopo 12C del carbono(masa = 12 uma).Entonces, la masa de untomo de hidrgeno (1H) es de 1,0080 uma, y la masa de untomo de oxgeno(16O) es de 15,995 uma.Una vez que hemos determinado las masas de todos los tomos, se puede asignar un

valor correcto a las uma:1 uma= 1,66054 x 10-24gramos

y al revs:1 gramo= 6,02214 x 1023uma

Masa atmica promedioYa hemos visto que la mayora de los elementos se presentan en la naturaleza como unamezcla de istopos.Podemos calcular la masa atmica promedio de un elemento, si sabemos la masa ytambin la abundancia relativa de cada istopo.Ejemplo:El carbono natural es una mezcla de tres istopos, 98,892% de 12C y 1,108% de 13C y

una cantidad despreciable de 14C.Por lo tanto, la masa atmica promedio del carbono ser:


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(0,98892) x (12 uma) + (0,01108) x (13,00335 uma) = 12,011 uma

La masa atmica promedio de cada elemento se le conoce como peso atmico. Estosson los valores que se dan en las tablas peridicas.

Masa Molar

Un tomo de12

C tiene una masa de 12 uma.Un tomo de 24Mg tiene una masa de 24 uma, o lo que es lo mismo, el doble de la masade un tomo de 12C.Entonces, una mol de tomos de 24Mg deber tener el doble de la masa de una mol detomos de 12C.Dado que por definicin una mol de tomos de 12C pesa 12 gramos, una mol de tomosde 24Mg debe pesar 24 gramos.

Ntese que la masa de un tomo en unidades de masa atmica (uma) esnumricamente equivalente a la masa de un mol de esos mismos tomos engramos (g).

La masa en gramos de 1 mol de una sustancia se llama masa molarLa masa molar (en gramos) de cualquier sustancia siempre es numricamente

igual a su peso frmula (en uma).


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Peso molecular y peso frmulaEl peso frmula de una sustancia es la suma de los pesos atmicos de cada tomo ensu frmula qumicaPor ejemplo, el agua (H2O) tiene el peso frmula de:

[2 x (1,0079 uma)] + [1 x (15,9994 uma)] = 18,01528 umaSi una sustancia existe como molculas aisladas (con los tomos que la componenunidos entre s) entonces la frmula qumica es la frmula molecular y el peso frmula esel peso molecular.Una molcula de H2O pesa 18,0 uma; 1 mol de H2O pesa 18,0 gramos.Un par inico NaCl pesa 58,5 uma; 1 mol de NaCl pesa 58,5 gramos.Por ejemplo, el carbono, el hidrgeno y el oxgeno pueden unirse para formar la molculadel azcar glucosa que tiene la frmula qumica C6H12O6.Por lo tanto, el peso frmulay el peso molecularde la glucosa ser:

[6 x (12 uma)] + [12 x (1,00794 uma)] + [6 x (15,9994 uma)] = 180,0 umaComo las sustancias inicas no forman enlaces qumicos sino electrostticos, no existen

como molculas aisladas, sin embargo, se asocian en proporciones discretas. Podemosdescribir sus pesos frmula pero no sus pesos moleculares. El peso frmula del NaCl es:23,0 uma + 35,5 uma = 58,5 uma

Composicin porcentual a partir de las frmulasA veces al analizar una sustancia, es importante conocer el porcentaje en masade cadauno de los elementos de un compuesto.Usaremos de ejemplo al metano:

CH4Pesofrmulay molecular:

[1 x (12,011 uma)] + [4 x (1,008)] = 16,043 uma%C = 1 x (12,011 uma)/16,043 uma = 0,749 = 74,9%%H = 4 x (1,008 uma)/16,043 uma = 0,251 = 25,1%

Interconversin entre masas, moles y nmero de partculasEs necesario rastrear las unidades en los clculos de interconversin de masas a moles.A esto lo conocemos formalmente con el nombre de anlisis d imensional.Ejemplo:Calcular la masa de 1,5 moles de cloruro de calcioFrmula qumica del cloruro de calcio = CaCl2Masa atmica del Ca = 40,078 umaMasa atmica del Cl = 35,453 umaAl ser un compuesto inico no tiene peso molecular, sino peso frmula.

Peso frmuladel CaCl2= (40,078) + 2(35,453) = 110,984umaDe manera que, un molde CaCl2tendr una masa de 110,984gramos. Y entonces, 1,5moles de CaCl2pesarn:(1,5 mol)(110,984 gramos/mol) = 166,476 gramosEjemplo:Si tuviera 2,8 gramos de oro, cuntos tomos de oro tendra?Frmula del oro:Au Peso frmuladelAu = 196,9665 umaPor lo tanto, 1 molde oro pesa 196,9665 gramos.De manera que, en 2,8 gramosde orohabr:(2,8 gramos)(1 mol/196,9665 gramos) = 0,0142 molSabemos por medio del nmero de Avogadro que hay aproximadamente 6,02 x 1023

tomos/mol.Por lo cual, en 0,0142 molestendremos:


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(0,0142 moles)(6,02x1023atomos/moles)=8,56x1021tomos

Frmulas empricas a parti r del anlisisUna frmula emprica nos indica las proporciones relativas de los diferentes tomos de uncompuesto.Estas proporciones son ciertas tambin al nivel molar.Entonces, el H2O tiene dos tomos de hidrgeno y un tomo de oxgeno.De la misma manera, 1,0 mol de H2O est compuesto de 2,0 moles de tomos dehidrgeno y 1,0 mol de tomos de oxgeno.Tambin podemos trabajar a la inversa a partir de las proporciones molares:Si conocemos las cantidades molares de cada elemento en un compuesto,podemos determinar la frmula emprica.El mercurio forma un compuesto con el cloro que tiene 73,9% de mercurio y 26,1% decloro en masa. Cul es su frmula emprica?Supongamos que tenemos una muestra de 100 gramosde este compuesto. Entonces lamuestra tendr 73,9 gramosde mercurio y 26,1 gramosde cloro.Cuntas moles de cada tomo representan las masas individuales?

Para el mercurio: (73,9 g) x (1 mol /200,59 g) = 0,368 molesPara el cloro: (26,1 g) x (1 mol/35,45 g) = 0,736 molCul es la proporcin molar de los dos elementos?( 0,736 mol Cl/0,368 mol Hg) = 2,0Es decir, tenemos el doble de moles (o sea tomos) de Cl que de Hg. La frmula empricadel compuesto sera: HgCl2

Frmula molecular a partir de la frmula empricaLa frmula qumica de un compuesto obtenida por medio del anlisis de sus elementos ode su composicin siempre ser la frmula emprica.Para poder obtener la frmula molecular necesitamos conocer el peso molecular delcompuesto.

La frmula qumica siempre ser algn mltiplo entero de la frmula emprica (es decir,mltiplos enteros de los subndices de la frmula emprica).La Vitamina C (cido ascrbico)tiene 40,92 %de Cy 4,58 %de H, en masa.El resto, hasta completar el 100%, es decir el 54,50 %, es de O.El peso molecular de este compuesto es de 176 uma. Cules sern su frmulamolecular o qumica y su frmula emprica?En 100 gramos de cido ascrbico tendremos:40,92 gramos C4,58 gramos H54,50 gramos OEsto nos dir cuantas moles hay de cada elemento as:

(40,92 g de C) x (1 mol/12,011 g) = 3,407 moles de C

(4,58 g de H) x (1 mol/1,008 g) = 4,544 moles de H(54,50 g de O) x (1 mol/15,999 g) = 3,406 moles de O

Para determinar la proporcin simplemente dividimos entre la cantidad molar mspequea (en este caso 3,406 o sea la del oxgeno):

C = 3,407 moles/3,406 moles = 1,0H = 4,544 moles/3,406 moles = 1,333O = 3,406 moles/3,406 moles = 1,0

Las cantidades molares de O y C parecen ser iguales, en tanto que la cantidad relativa deH parece ser mayor. Como no podemos tener fracciones de tomo, hay que normalizarla cantidad relativa de H y hacerla igual a un entero.1,333 es como 1 y 1/3, as que si multiplicamos las proporciones de cada tomo por 3

obtendremos valores enteros para todos los tomos.C = 1,0 x 3 = 3


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H = 1,333 x 3 = 4O = 1,0 x 3 = 3

Es decir C3H4O3Esta es la frmula emprica para el cido ascrbico. Pero, y la frmula molecular?Nos dicen que el peso molecular de este compuesto es de 176 uma.

Cul es el peso molecular de nuestra frmula emprica?(3 x 12,011) + (4 x 1,008) + (3 x 15,999) = 88,062 umaEl peso molecular de nuestra frmula emprica es significativamente menor que el valorexperimental.Cul ser la proporcin entre los dos valores?

(176 uma /88,062 uma) = 2,0Parece que la frmula emprica pesa esencialmente la mitad que la molecular.Si multiplicamos la frmula emprica por dos, entonces la masa molecular ser lacorrecta.Entonces, la frmula molecular ser:

2 x C3H4O3= C6H8O6

Algunos conceptos

Elemento.- Es una sustancia compuesta por tomos de una sola clase; todos los tomosposeen el mismo nmero atmico Z.Istopos.- Son tomos que poseen el mismo nmero atmico Z pero cuyas masas sondiferentes.In.-tomo o grupo de tomos con carga elctrica.Nmero atmico, Z.- De un elemento es el nmero de protones que contiene el ncleode un tomo del elemento; este nmero es igual al de electrones que rodean al ncleo enel tomo neutro.

Nmero msico (nmero de nucleones).- Es la suma del nmero de protones y elnmero de neutrones de un tomo.Defecto de masa.- Es la diferencia entre la masa de un tomo y la suma de las masas desus partculas constituyentes (protones, neutrones y electrones).Frmula.- Combinacin de smbolos que indica la composicin qumica de una sustancia.Unidad frmula o frmula unitaria.- La menor unidad repetitiva de una sustancia,molcula para las sustancias no inicas.Frmula emprica (frmula ms simple).- Es la frmula ms sencilla que expresa elnmero relativo de tomos de cada clase que contiene; los nmeros que figuran en lafrmula emprica deben ser enteros.Frmula molecular.- Indica el nmero de tomos de cada clase que estn contenidos enuna molcula de una sustancia. Se trata siempre de algn mltiplo entero de la frmulaemprica.Hidrato.- Compuesto slido que contiene un porcentaje definido de agua enlazada a l.Ley de las proporciones definidas (Ley de la composicin constante).- Enunciadoque establece que las muestras diferentes de compuestos puros siempre contienen losmismos elementos en la misma proporcin de masas.Unidad de masa atmica (uma).- Duodcima parte de la masa de un tomo del istopode carbono-12; unidad que se emplea para establecer pesos moleculares y atmicos, a lacual se le llama dalton.Masa atmica.- De un tomo es la masa del tomo expresada en unidades de masaatmica.Peso atmico.- El peso promedio de las masas de los istopos constituyentes de un

elemento; masas relativas de los tomos de diferentes elementos.Masa molecular.- Es la que se obtiene como suma de las de todos los tomos queintervienen en la frmula molecular de una sustancia.


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Peso molecular.- Masa de una molcula de una sustancia no inica en unidades demasa atmica.Masa frmula.- Es la que se obtiene como suma de las de todos los tomos queintervienen en la frmula emprica de una sustancia.Peso frmula.- La masa de una frmula unitaria de sustancias en unidades de masaatmica.Composicin porcentual.- El tanto por ciento de masa de cada elemento en uncompuesto.Mol.- Es la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades elementales (porejemplo, tomos, molculas, unidades frmula, etc.) como tomos hay en 0,012 kg (12 g)de carbono-12; 1 mol = 6,022 x 1023entidades.Constante de Avogadro.- Es el nmero de entidades elementales (tomos, molculas,iones, etc) contenido en un mol de dichas entidades; N = 6,022 x 1023mol-1.Masa molar.- Es la masa de un mol de una sustancia.

Osmosis y Presion Osmotica

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