L’osmosi è un fenomeno biofisico in cui l’acqua (o un altro solvente) si sposta da una soluzione meno concentrata a una soluzione più concentrata attraverso una membrana parzialmente permeabile (in altre parole, lascia passare alcune particelle, mentre ne blocca altre).
Il solvente manterrà questa migrazione fino al raggiungimento dell’equilibrio nella concentrazione.
Quindi, ogni volta che c’è una migrazione netta delle molecole d’acqua da una soluzione che ha una bassa concentrazione di soluto verso una che ha una concentrazione di soluto maggiore, chiamiamo questo fenomeno osmosi. Questo movimento è anche chiamato a volte “lungo il gradiente di concentrazione”.
La pressione osmotica è la forza necessaria per impedire il movimento dell’acqua attraverso la membrana semipermeabile.
Il termine osmosi, che in greco significa “spinta” o “impulso”, fu coniato per la prima volta da J.A. Nollet, che nel 1747 descrisse un esperimento in cui utilizzava una vescica animale per separare due camere contenenti acqua e vino. Notò che il volume nella camera contenente vino aumentava e, se la camera veniva chiusa, la pressione aumentava.
Come funziona l’osmosi
Un classico esperimento di osmosi consiste nel dividere un becher di acqua in due metà, con una membrana semipermeabile in mezzo e sale aggiunto su uno dei lati. Noterete subito che l’acqua migra dal lato del becher senza sale verso il lato con la soluzione salina. Questo movimento di acqua continuerà fino a quando la concentrazione di sale non sarà la stessa su entrambi i lati.
E’ la stessa ragione per cui non si dovrebbe mai mettere una lumaca vicino al sale, che farebbe morire la povera creatura mentre le viene estratta l’acqua.
La chiave dell’osmosi è la presenza di una membrana semipermeabile che rende più probabile che le molecole d’acqua in una soluzione a bassa concentrazione si scontrino con la membrana e passino attraverso, mentre le molecole d’acqua in una soluzione concentrata avranno molte meno molecole d’acqua che si scontrano con la membrana e passano attraverso. Questa discrepanza significa che c’è una maggiore probabilità statistica che più molecole d’acqua passino attraverso la membrana da una soluzione meno concentrata. Una volta che la probabilità statistica delle molecole d’acqua che passano attraverso la membrana è uguale, l’osmosi si ferma.
L’osmosi in natura
L’osmosi è uno dei processi essenziali della vita. Ogni cellula del nostro corpo, le piante e gli animali che ci circondano devono la loro sopravvivenza all’osmosi.
Prendiamo le piante, per esempio. Quando le innaffiamo, la versiamo sull’estremità del fusto e sul terreno. Se le cellule della pianta sono circondate da una soluzione che contiene una maggiore concentrazione di molecole d’acqua rispetto alla soluzione all’interno delle cellule, l’acqua entrerà nelle foglie, nei frutti e nei fiori per osmosi. Durante questo processo, la cellula della pianta diventerà soda.
Tuttavia, se una pianta è circondata da una soluzione che contiene una concentrazione inferiore di acqua, allora le molecole d’acqua della soluzione all’interno delle cellule della pianta saranno espulse per osmosi, rendendo la pianta flaccida.
Quando innaffiamo le piante, di solito innaffiamo l’estremità del fusto e il terreno in cui stanno crescendo. Quindi, le radici delle piante assorbono l’acqua e dalle radici l’acqua viaggia verso diverse parti delle piante, che siano foglie, frutti o fiori. Ogni radice agisce come una barriera semipermeabile, che permette alle molecole d’acqua di trasferirsi dall’alta concentrazione (suolo) alla bassa concentrazione (radici). Le radici hanno peli, che aumentano la superficie e quindi l’assunzione di acqua da parte delle piante.
Forse un esempio più riferibile è all’interno del nostro corpo. Quando beviamo acqua, le cellule la assorbono per osmosi proprio come le radici delle piante. La parete cellulare agisce come una membrana semipermeabile, creando una pressione osmotica tra l’interno e l’esterno della cellula. Il sangue è una soluzione più diluita del citoplasma della cellula, quindi l’acqua attraverserà la parete cellulare. Lo stesso vale per i nutrienti e i minerali, che vengono anch’essi trasferiti per osmosi.
Gli uomini hanno riconosciuto il potenziale dell’osmosi fin dall’antichità, impiegandola per conservare gli alimenti. Gli antichi hanno osservato che l’aggiunta di sale o zucchero rimuove l’acqua dai tessuti. All’epoca, il processo era chiamato imbibizione per il fatto che soluti come sale e zucchero attiravano l’acqua dal materiale che toccavano.
Qual è la differenza tra osmosi e diffusione
La diffusione e l’osmosi sono entrambi processi di trasporto passivo, cioè non richiedono un apporto di energia per spostare le sostanze. Entrambi i processi sono essenziali per il corretto funzionamento dei processi biologici come il trasporto di acqua o nutrienti tra le cellule.
La principale differenza tra i due è che la diffusione può avvenire in qualsiasi miscela, anche quando due soluzioni non sono separate da una membrana semipermeabile, mentre l’osmosi avviene esclusivamente attraverso una membrana semipermeabile.
La diffusione rende uniforme la composizione dell’aria ridistribuendo le specie chimiche, come l’ossigeno nell’aria, finché non si raggiunge l’equilibrio: in altre parole, finché il gradiente di concentrazione – la differenza di concentrazione tra due zone – non è stato eliminato. Se la concentrazione di una specie non è inizialmente uniforme, col tempo, la diffusione causerà un trasferimento di massa a favore di una concentrazione più uniforme.
In fondo: l’osmosi – il movimento naturale dell’acqua in una soluzione attraverso una membrana semipermeabile – è centrale per tutta la biologia. È un processo di trasporto passivo come la diffusione, ma i due sono distinti.