Soluciones
Las soluciones poseen una serie de propiedades que las caracterizan:
Las propiedades químicas de los componentes de una solución no se alteran.
Las propiedades físicas de la solución son diferentes a las del solvente puro: la adición de un soluto a un solvente aumenta su punto de ebullición y disminuye su punto de congelación (si le agregamos sal al agua que ponemos a calentar va a tardar más en llegar al hervor).
Solubilidad: es la cantidad máxima de un soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente a una determinada temperatura.
Principales clases de soluciones
Gaseosa: gas disuelto en gas. Ejemplo: aire atmosférico
Líquida: líquido disuelto en líquido. Ejemplo, alcohol en agua
Líquida: gas disuelto en líquido. Ejemplo, bebida gaseosa
Líquida: sólido disuelto en líquido. Ejemplo, salmuera
Algunas formas de expresar las concentraciones
La concentración de las soluciones es la cantidad de soluto contenido en una cantidad determinada de solvente o solución. Los términos diluida o concentrada expresan concentraciones relativas. Para expresar con exactitud la concentración de las soluciones se usan sistemas como los siguientes:
Porcentaje peso a peso (% P/P): peso del soluto en relación al peso de la solución
Porcentaje volumen a volumen (% V/V)
Porcentaje peso a volumen (% P/V): gramos de soluto cada 100 ml de solución
Molaridad (M): Es el número de moles de soluto contenido en un litro de solución. Una solución 2 molar (2 M) es aquella que contiene dos moles de soluto por litro de solución. La unidad en el Sistema Internacional es el mol por metro cúbico (mol/m3).
Como veíamos en clases anteriores, es una propiedad importante del agua es su comportamiento como solvente. Debido a su carácter dipolar, es mejor disolvente que la mayoría de los líquidos corrientes. Los compuestos iónicos se disuelven fácilmente en el agua, en tanto que son insolubles en solventes no polares como el benceno. En el agua también se disuelven compuestos no iónicos pero de carácter polar, como los azúcares, los alcoholes sencillos, los aldehídos y cetonas.
Potencial de agua
Es la energía potencial que posee una masa de agua.
Potencial:
Que puede suceder o existir, en contraposición de lo que existe.
Fuerza o poder disponibles de determinado orden. Potencial militar, económico, industrial.
Recordemos: una energía potencial es una energía acumulada que puede ser usada o expresada en un momento dado.
Las moléculas de agua se mueven de acuerdo a la diferencia de energía potencial entre el punto donde se encuentran y el lugar hacia donde se dirigen. La presión atmosférica y la gravedad son dos de los orígenes de este movimiento. Entre otros factores que la determinan e influyen están:
- Concentración. El agua fluirá desde una solución poco concentrada hasta una más concentrada
- Presión: fluirá desde un sistema con presión alta hasta un sistema con baja presión
- Altura: el agua fluirá hacia abajo (potencial gravitacional)
Difusión simple
Llamamos así al movimiento de sustancia (líquida o gaseosa) de un área de alta concentración a una de baja concentración.
Las moléculas de cualquier sustancia se encuentran en movimiento cuando su temperatura está por encima de cero absoluto (0 grados Kelvin, o -273 oC). Quiere decir que por encima del cero absoluto existe una energía disponible que puede producir el movimiento de las moléculas siguiendo un gradiente de concentración.
Eventualmente, si no se agrega energía al sistema las moléculas llegan a un estado de equilibrio en el cual se encuentran distribuidas homogéneamente en el sistema.
Esta situación nos es conocida. Es lo que sucede cuando mezclamos el jugo concentrado con el agua, o al diluir el azúcar en el café. Finalmente el jugo se mezcla de forma homogénea, el café queda igual de dulce al principio y al final de la taza, siempre y cuando no lo hayamos saturado de azúcar.
Ósmosis y presión osmótica
La situación es diferente cuando situamos una membrana semipermeable para separar dos soluciones que, teniendo el mismo solvente, tienen distinta concentración.
Ósmosis:
Paso de disolvente pero no de soluto entre dos disoluciones de distinta concentración separadas por una membrana semipermeable.
¿Qué sucede cuando de un lado hay solvente puro y del otro lado de la membrana una solución con ese mismo solvente?
Una de las mayores funciones de las membranas biológicas es mantener solutos a concentraciones particulares e ideales, dentro y fuera de la célula, para una efectiva función de las mismas.
Como las concentraciones varían dentro y fuera de las células, sin membrana celular los solutos se moverían por difusión, a favor de sus gradientes de concentración.
Pero una membrana semipermeable es una membrana que permitirá que ciertas moléculas o iones pasen a través de ella por difusión. El agua (solvente) atraviesa la membrana hacia las regiones donde es mayor la concentración total de solutos.
Cuando una solución se pone en contacto con su solvente puro a través de una membrana semipermeable que deja pasar a las moléculas de solvente pero no las de soluto, las moléculas de solvente difunden hacia la solución.
Se puede definir ósmosis como una difusión pasiva si consideramos que el solvente está más concentrado donde está más puro.
Osmosis es un caso específico de permeabilidad, que implica movimiento de solvente, de agua. Las fuerzas osmóticas desempeñan un papel primordial en el movimiento y distribución de agua a través de las membranas celulares.
El agua difunde, y la magnitud de la fuerza /area o presión ejercida que tiende a moverla, depende de la diferencia neta en la concentración de soluto a través de la membrana.
Una vez que el solvente, presionando, ha pasado a través de la membrana, la cantidad de líquido de uno y otro lado se habrá modificado.
Y esto produce un aumento de la presiòn hidrostática del lado del compartimiento donde se encuentra la mayor cantidad de líquido.
Cuando esta presión se equipara con la presión que ejerce el solvente para pasar hacia el sitio de la solución el movimiento se detiene, el flujo de solvente cesa.
Se llama entonces presión osmótica a la presión que debe ejercerse para impedir el paso del solvente desde el compartimiento en que se encuentra puro hasta el compartimiento en que se encuentra formando parte de una solución.
Ahora, si consideramos dos soluciones de distinta concentración, sucederá lo mismo. Pero, al hablar de dos soluciones y no de una solución y su solvente puro, decimos: ósmosis es el paso de solvente desde una solución más diluida hacia una más concentrada (donde el solvente se halla en menor concentración).
La célula inmersa en una solución
La membrana celular determina un compartimiento que contiene soluciones de distinta concentración al medio extracelular que la rodea, creando una barrera de control al paso de solutos.
Al considerar com
o semipermeable a la membrana plasmática, las células de los organismos pluricelulares deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos tisulares.
o semipermeable a la membrana plasmática, las células de los organismos pluricelulares deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos tisulares.La relación entre la concentración de las soluciones y el medio intracelular
Las soluciones hipertónicas son aquellas, que con referencias al interior de la célula, contienen mayor cantidad de solutos (y por lo tanto menor potencial de agua).
Las hipotónicas son aquellas que contienen menor cantidad de solutos
Las soluciones isotónicas tienen concentraciones equivalentes de solutos y, en este caso el flujo neto es nulo
Cuestionario
1. defina ósmosis
2. explique cuál es la diferencia entre difusión simple y ósmosis
3. explique porqué no hay movimiento molecular por debajo de los 0º Kelvin
4. que sucedería en caso de no haber membranas semipermeables dividiendo compartimientos?
5. explique este párrafo “Se puede definir ósmosis como una difusión pasiva si consideramos que el solvente está más concentrado donde está más puro.”
6. qué es la presión osmótica?
7. qué sucedería si las células de los organismos pluricelulares se encontraran fuera del equilibrio osmótico con los líquidos tisulares?
8. defina solución hipertónica, solución isotónica y solución hipotónica
